日本愛(ài)知制鋼開(kāi)始為豐田汽車(chē)于2020年12月發(fā)售的燃料電池汽車(chē)新車(chē)型“MIRAI”的氫填充口等高壓氫氣相關(guān)零部件制造供應(yīng)新開(kāi)發(fā)的省資源型耐氫脆高強(qiáng)度不銹鋼“AUS305-H2”(圖1)。
氫是最豐富的元素,如果將氫用作能源,則汽車(chē)的二氧化碳排放量將為零。然而,如何制造不與其他元素結(jié)合的氫也是一個(gè)問(wèn)題。目前,化石燃料(例如石油)通常用于制造氫氣和電能。有人提出異議:雖然汽車(chē)不排放二氧化碳了,但發(fā)電廠等還在排放二氧化碳。如果上述情況發(fā)生改變,電能和氫氣最終都將成為清潔能源。
當(dāng)前,汽車(chē)電動(dòng)化成為熱門(mén)話題,日本正在向?qū)崿F(xiàn)“氫能社會(huì)”邁進(jìn),用氫燃料發(fā)電并將其用作能源的“氫燃料電池汽車(chē)”的開(kāi)發(fā)將迎來(lái)高速成長(zhǎng)期。豐田汽車(chē)公司正致力于開(kāi)發(fā)燃料電池汽車(chē)(FCV),豐田第二代“MIRAI”新燃料電池汽車(chē)于2020年12月首次亮相。該車(chē)外形類(lèi)似于美國(guó)汽車(chē)“特斯拉”,但其內(nèi)在完全不同。
氫能社會(huì),需要用于在高壓下填充氫的裝置以及充氫站的建設(shè)。隨著向汽車(chē)電動(dòng)化轉(zhuǎn)變,汽油銷(xiāo)售點(diǎn)可以逐漸改變?yōu)殡娏?yīng)基地,但是也有可能變?yōu)闅涔?yīng)基地。充電需要時(shí)間較長(zhǎng),但是充氫就像加汽油一樣快。
鋼鐵也能為實(shí)現(xiàn)氫能社會(huì)作出貢獻(xiàn)。為了在高壓(約700個(gè)大氣壓)下充氫氣,需要使用儲(chǔ)罐和其他設(shè)備,須將高壓氫氣存儲(chǔ)在儲(chǔ)氫裝置和汽車(chē)中,因此這些儲(chǔ)氫設(shè)備所用不銹鋼需要具有高強(qiáng)度的特性。此外,如果儲(chǔ)氫罐不具有耐氫脆性,則儲(chǔ)氫罐的壽命也會(huì)縮短,同時(shí),生產(chǎn)儲(chǔ)氫罐和汽車(chē)時(shí),還需要材料具有良好的易切削性。
在這種情況下,愛(ài)知制鋼開(kāi)發(fā)了一種不用鉬等稀有合金,且具有良好切削性的新型高強(qiáng)度不銹鋼AUS305-H2。該材料已經(jīng)開(kāi)始規(guī)模供應(yīng),用于新款燃料電池汽車(chē)氫氣加注口。
愛(ài)知制鋼新開(kāi)發(fā)的AUS305-H2不銹鋼,是對(duì)第一代燃料電池汽車(chē)用AUS316L-H2不銹鋼(主要具有耐腐蝕性,且含有鉬元素)的改進(jìn)(圖2)。AUS305-H2不銹鋼除了用于氫氣站的裝置(填充噴嘴、高壓氫氣手動(dòng)閥、止回閥等),還用于對(duì)材料有高強(qiáng)度要求的氫氣填充口。
愛(ài)知制鋼已經(jīng)開(kāi)發(fā)并商業(yè)化的這種新型不銹鋼,通過(guò)增加碳在不銹鋼中的比例,不使用鉬就可以抑制不利于耐氫脆性的馬氏體組織的生成。新型不銹鋼實(shí)現(xiàn)了省資源、低成本,在維持原來(lái)性能的基礎(chǔ)上,鋼材成本下降約10%。
新開(kāi)發(fā)的AUS305-H2不銹鋼另一個(gè)特點(diǎn)是添加了硫元素,改善了鋼的切削性。
新開(kāi)發(fā)的AUS305-H2不銹鋼不僅可用于燃料電池汽車(chē),還可以用于氫能社會(huì)的各種基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。