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爱知制钢开发省资源型抗氢脆高强不锈钢
信息来源:世界金属导报2021-01-26B01      时间:2021-02-02 15:04:07

日本爱知制钢开始为丰田汽车于2020年12月发售的燃料电池汽车新车型“MIRAI”的氢填充口等高压氢气相关零部件制造供应新开发的省资源型耐氢脆高强度不锈钢“AUS305-H2”(图1)。

氢是最丰富的元素,如果将氢用作能源,则汽车的二氧化碳排放量将为零。然而,如何制造不与其他元素结合的氢也是一个问题。目前,化石燃料(例如石油)通常用于制造氢气和电能。有人提出异议:虽然汽车不排放二氧化碳了,但发电厂等还在排放二氧化碳。如果上述情况发生改变,电能和氢气最终都将成为清洁能源。

当前,汽车电动化成为热门话题,日本正在向实现“氢能社会”迈进,用氢燃料发电并将其用作能源的“氢燃料电池汽车”的开发将迎来高速成长期。丰田汽车公司正致力于开发燃料电池汽车(FCV),丰田第二代“MIRAI”新燃料电池汽车于2020年12月首次亮相。该车外形类似于美国汽车“特斯拉”,但其内在完全不同。

氢能社会,需要用于在高压下填充氢的装置以及充氢站的建设。随着向汽车电动化转变,汽油销售点可以逐渐改变为电力供应基地,但是也有可能变为氢供应基地。充电需要时间较长,但是充氢就像加汽油一样快。

钢铁也能为实现氢能社会作出贡献。为了在高压(约700个大气压)下充氢气,需要使用储罐和其他设备,须将高压氢气存储在储氢装置和汽车中,因此这些储氢设备所用不锈钢需要具有高强度的特性。此外,如果储氢罐不具有耐氢脆性,则储氢罐的寿命也会缩短,同时,生产储氢罐和汽车时,还需要材料具有良好的易切削性。

在这种情况下,爱知制钢开发了一种不用钼等稀有合金,且具有良好切削性的新型高强度不锈钢AUS305-H2。该材料已经开始规模供应,用于新款燃料电池汽车氢气加注口。

爱知制钢新开发的AUS305-H2不锈钢,是对第一代燃料电池汽车用AUS316L-H2不锈钢(主要具有耐腐蚀性,且含有钼元素)的改进(图2)。AUS305-H2不锈钢除了用于氢气站的装置(填充喷嘴、高压氢气手动阀、止回阀等),还用于对材料有高强度要求的氢气填充口。

爱知制钢已经开发并商业化的这种新型不锈钢,通过增加碳在不锈钢中的比例,不使用钼就可以抑制不利于耐氢脆性的马氏体组织的生成。新型不锈钢实现了省资源、低成本,在维持原来性能的基础上,钢材成本下降约10%。

新开发的AUS305-H2不锈钢另一个特点是添加了硫元素,改善了钢的切削性。

新开发的AUS305-H2不锈钢不仅可用于燃料电池汽车,还可以用于氢能社会的各种基础设施建设。(周谊军)

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