[发明专利]一种改善304奥氏体不锈钢抗氢脆性能的方法

说明书

本发明公开了一种改善304奥氏体不锈钢抗氢脆性能的方法，首先进行固溶处理，使材料的组织均匀化；随后，利用双辊轧机对处理后的材料进行轧制，从而将应力引入材料内部；最后使用管式炉对轧制后的材料进行退火处理。本发明通过对原材料进行形变热处理来优化晶界特征分布，从材料根源上改善了抗氢脆性能，节省了成本。

技术领域

本发明属于304奥氏体不锈钢性能增强的技术，特别是一种改善304奥氏体不锈钢抗氢脆性能的方法。

背景技术

目前，航空、海洋、石油、核工业以及氢能源等领域正处于飞速发展时期,这些领域都会面临氢脆的问题，所以要求临氢环境下的高强度不锈钢具有更好的性能。例如航天飞机使用的合金、轮船用钢、输油输气管道、储氢压力容器、核反应堆壁等材料不但要有高的强度韧性，而且要有低的氢脆敏感性，从而保证材料安全可靠的服役。304不锈钢是一种耐腐蚀性较好的材料，相比于低合金钢、碳钢更难产生氢脆，但是在高压临氢环境下，很多金属材料都不可避免的会产生氢脆现象，即使是氢脆敏感性较低的304不锈钢也不例外的会产生氢脆腐蚀。

传统预防氢脆的措施虽然可以在一定程度上抑制氢脆的产生，减轻氢脆的危害，但是这些措施都具有一定的局限性，控制钢材的杂质含量成本巨大，大型的钢材器件无法进行整体回火，室温存放的方法对氢脆的影响有限，电镀的消耗也很可观，而改变产品的拉应力状态的工艺参数也比较难以控制，所以我们亟需开发出新的预防不锈钢氢脆的方法。而晶界工程的方法可以通过形变热处理来改善304不锈钢的晶界特征分布，从而提高其抗氢脆性能，这种方法比传统的方法更为经济便利，所以有很大的发展空间。目前国内外尚无利用形变热处理的方式来控制304奥氏体不锈钢晶界特征分布，进而提高不锈钢抗氢脆性能的报道。

文献(王洪海，石油化工设备，2018.5，47(5))通过化学、电化学或冶金的方法在钢表面施加涂层，形成阻止或减缓氢向基体内渗透的表面障碍。但是电镀本身是一个充氢的过程，电镀后钢内部的含氢量会升高，尤其是镀镉或镀锌-镉合金之后高强钢的氢脆敏感性明显升高，并且电镀的成本也比较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改善304奥氏体不锈钢抗氢脆性能的方法，从而在低成本条件下实现对304不锈钢抗氢脆性能的提高。

实现本发明目的的技术方案是：一种改善304奥氏体不锈钢抗氢脆性能的方

法，首先进行固溶处理，使材料的组织均匀化；随后，利用双辊轧机对处理

后的材料进行轧制，从而将应力引入材料内部；最后使用管式炉对轧制后的

材料进行退火处理。具体包括以下步骤：

(1)将304不锈钢板材置于管式炉中，加热至T_固溶后保温t_固溶时间，进行固溶

处理；

(2)将固溶处理后的304不锈钢板材迅速置于液态冷却介质中快速冷却，以

得到单向奥氏体组织；

(3)将完成上述处理的板材置于双辊轧机中，进行单向冷轧；

(4)重复步骤(3)操作，进行单向多道次冷轧，直至达到最终变形量为5-9％；

(5)将经步骤(4)处理的板材置于管式炉中，于1050℃-1100℃下对板材退

火处理5-10min；

(6)将退火处理后的板材置于液态冷却介质中快速冷却，从而得到具有良

好抗氢脆性能的不锈钢板材。

进一步的，步骤(1)中，304不锈钢板材固溶处理中的T_固溶温度范围在1000-1100℃，固溶处理时间t_固溶取值范围为25-35min。