一種抗銹蝕環保不銹鋼咖啡壺材料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及咖啡壺材料技術領域，具體設及一種抗誘蝕環保不誘鋼咖啡壺材料及 其制備方法。
【背景技術】
[0002] 咖啡壺是一種沖煮咖啡的器具，隨著人們生活水平的提高，咖啡壺的使用范圍越 來越廣，咖啡壺的種類也越來越多，有不誘鋼咖啡壺、塑料咖啡壺、玻璃咖啡壺等，不誘鋼咖 啡壺由于具有較高的初性、強度、耐磨性、耐熱性和耐腐蝕性，是市場上的主要銷售種類。
[0003] 由于咖啡壺的使用環境比較特殊，不誘鋼咖啡壺需要具有較高抗誘蝕性能的不誘 鋼材料制造，而現有技術中的不誘鋼材料還不能完全滿足目前使用和制造的要求，存在抗 誘蝕性能差、不環保等缺點，因此需要開發一種抗誘蝕且環保的不誘鋼材料。
【發明內容】
[0004] 為了克服現有技術中存在的缺點和不足，本發明的目的在于提供一種抗誘蝕環保 不誘鋼咖啡壺材料，該不誘鋼咖啡壺材料具有較高的抗誘蝕性能，環保，且還具有較高的強 度、初性、硬度、耐磨性和耐熱性，綜合性能優異。
[0005] 本發明的另一目的在于提供一種抗誘蝕環保不誘鋼咖啡壺材料的制備方法，該制 備方法與本發明的材料配合使用，可W發揮材料的最佳性能，工藝簡單，操作控制方便，質 量穩定，生產效率高，生產環保，可大規模工業化生產。
[0006] 本發明的目的通過下述技術方案實現:一種抗誘蝕環保不誘鋼咖啡壺材料，其化 學成分包括W下重量百分比的元素：C:0.01-0.05%、N:0.47-0.51%、Si:0.1-0.5%、Mn:0.1- 0.5%、Cr:27-29%、Ni:l-3%、Mo:5.1-5.5%、師：1.8-2.2%、Ti:0.1-0.5%、Co:0.1-0.5%、Ca: 0.01-0.05%、Ge: 0.001-0.005%、余量為鐵和雜質。
[0007] 優選的，其化學成分包括W下重量百分比的元素:C: 0.02-0.04%、N: 0.48-0.50%、 Si : 0.2-0.4〇/〇、Mn: 0.2-0.4〇/〇、Cr: 27.5-28.5〇/〇、Ni : 1.5-2.5〇/〇、Mo: 5.2-5.4〇/〇、抓：1.9-2. l〇/〇、Ti : 0.2-0.4%、Co: 0.2-0.4%、Ca: 0.02-0.04%、Ge: 0.002-0.004%、余量為鐵和雜質。
[000引更為優選的，其化學成分包括W下重量百分比的元素：C: 0.03%、N: 0.49%、Si : 0.3%、Mn: 0.3%、Cr: 28%、Ni : 2%、Mo: 5.3%、抓：2.0%、Ti : 0.3%、Co: 0.3%、Ca: 0.03%、Ge: 0.0030/0、 余量為鐵和雜質。
[0009]本發明的抗誘蝕環保不誘鋼咖啡壺材料的化學成分設計理由如下： 0:0.01-0.05% C(碳)是強力的奧氏體生成元素，因此使金屬組織中的馬氏體相的比例增加，C可W發 揮固溶強化效果，W間隙固溶體的形式烙入晶格結構中，從而產生了向其中引入應變，W強 化間隙固溶體的作用;此外，C具有形成科特雷耳氣團W使金屬組織中的位錯得到固著的作 用，從而提高材料的強度，因此，為了有效地提高材料的強度，C的重量百分比應控制在 0.01%W上。然而，C容易與鋼中的Cr、Nb、Ti等結合而形成碳化物，例如，當在晶粒間界存在 有Cr碳化物時，由于化在奧氏體中的擴散速度較慢，會在晶界附近產生Cr耗盡層，使得材料 的初性和耐腐蝕性降低，因此，為了避免C過高造成材料的初性和耐腐蝕性下降，C的重量百 分比應控制在〇.〇5%W下。本發明中C的重量百分比為0.01-0.05%，既可W滿足材料的強度 要求，又可W保證材料的初性和耐腐蝕性，優選的，C的重量百分比為0.02-0.04%，更為優選 的，C的重量百分比為0.03%。
[0010] N：0.47-0.51% N(氮)是形成奧氏體的最強有效元素之一，與C一樣，N也是W強化間隙固溶體的元素， 并且也是形成科特雷耳氣團的元素;此外，N還可W與鋼中的&或Mo結合W形成簇合物，從 而產生提高強度的作用，為了通過加入N有效地使奧氏體相穩定，并且通過形成Mo-N簇合物 有效地使材料的強度提高，N的重量百分比應控制在0.47%W上。但是，N在奧氏體相中的固 溶程度受到限制，加入較大量的N時，在鑄造鋼時會產生氣孔，雖然通過加入與N具有高親和 力的元素（如Cr或Μη)來提高其固溶的限度，可在某種程度上抑制運種現象，但是當加入過 多的運樣的元素時，在鋼被烙融時需要對環境條件（如溫度等)進行控制，使成本增加，因 此，為了避免Ν過高增加烙融和鑄造的難度，Ν的重量百分比應控制在0.51%W下。本發明中Ν 的重量百分比為0.47-0.51%，既可W滿足材料的強度要求，又可W保證材料的加工性能，優 選的，N的重量百分比為0.48-0.50%，更為優選的，N的重量百分比為0.49〇/〇。
[0011] Si :0.1-0.5% Si(娃)為鐵素體形成元素，起脫氧劑和改善材料耐腐蝕性的作用，同時也是增加鋼的 強度的元素，Si會發生固溶，從而產生使層錯能降低并使機械特性得到改善的效果，因此， 為了有效地提高材料的強度和耐腐蝕性，并起到較好的脫氧作用，Si的重量百分比應控制 在0.1%W上。但加入大量的Si對材料的熱加工性和初性不利，對常溫下成型也不利，為了避 免Si過高造成材料的熱加工性和初性下降，Si的重量百分比應控制在0.5%W下。本發明中 Si的重量百分比為0.1-0.5%，既可W滿足材料的強度和耐腐蝕性要求，又可W保證材料的 熱加工性和初性，優選的，S i的重量百分比為0.2 - 0.4 %，更為優選的，S i的重量百分比為 0.3%〇
[0012] Μη :0.1-0.5% Μη(儘)是奧氏體形成元素，成本低，可W替代Ni形成奧氏體，在將鋼烙融和精煉時，Μη 被用作脫氧劑，對鋼具有很大的強化作用，能提高鋼的強度、硬度和耐磨性，為了保證材料 的強度和硬度，Μη的重量百分比應控制在O.P/擬上。但是，Μη對高溫下的抗氧化性會產生不 利的作用，使材料的初性和耐腐蝕性降低，為了避免Μη過高造成材料的初性和耐腐蝕性下 降，Μη的重量百分比應控制在0.5%W下。本發明中Μη的重量百分比為0.1-0.5%，既可W滿足 材料的強度和硬度要求，又可W保證材料的初性和耐腐蝕性，優選的，Μη的重量百分比為 0.2-0.4%，更為優選的，Μη的重量百分比為0.3〇/〇。
[0013] Cr :27-29% Cr(銘)是強烈形成并穩定鐵素體的元素，縮小奧氏體區，隨著鋼中Cr含量增加，奧氏體 不誘鋼中可出現鐵素體組織;此外，Cr是提高材料強度和耐腐蝕性的主要合金元素，化可提 高不誘鋼在氧化性酸中的耐腐蝕性，提高其在氯化物溶液中的耐應力腐蝕、點蝕和縫隙腐 蝕等局部腐蝕能力，而且化含量過低還會導致馬氏體轉變溫度(Ms)升高，影響鋼的性能，因 此，為了保證材料的強度和耐腐蝕性，吐的重量百分比應控制在27%W上。但Cr在提高鋼的 強度的同時會降低材料的塑性和初性，若其含量過高，不僅增加成本，影響經濟性，生產率 下降，而且對焊接性不利，還會造成一些金屬間相的形成傾向增大，因此，為了避免Cr過高 造成材料的塑性和初性下降，吐的重量百分比應控制在29%W下。本發明中化的重量百分比 為27-29%，既可W滿足材料的強度和耐腐蝕性要求，又可W保證材料的塑性和初性，優選 的，化的重量百分比為27.5-28.5%，更為優選的，化的重量百分比為28%。
[0014] 化：1-3〇/〇 Ni(儀)是形成奧氏體和穩定奧氏體的最佳元素，Ni對提高材料的耐腐蝕性能、力學性 能和熱加工性能均有積極的作用，有助于Cr的耐腐蝕作用的發揮；同時Μ的添加還可W改 善鐵素體不誘鋼的塑性和初性，量少時可W起到固溶強化的作用，量多時也會與其它元素 形成析出物，起到時效強化的作用，為了通過加入Μ有效地使奧氏體相穩定，并且提高材料 的強度和耐腐蝕性，Ni的重量百分比應控制在1%W上。但大量加入Μ會使得Ms點降低到W 通常的澤火處理無法得到馬氏體組織的情況，從而也無法令鋼材獲得所需要的高強度，還 會使材料的耐腐蝕性能降低，且Ni資源短缺，價格較貴，應盡量節約使用，因此，為了避免Μ 過高造成材料的強度和耐腐蝕性降低W及節約成本，Ni的重量百分比應控制在3%W下。本 發明中Μ的重量百分比為1-3%，既可W滿足材料的強度和耐腐蝕性要求，又可W節約生產 成本，優選的，Ni的重量百分比為1.5-2.5%，更為優選的，Ni的重量百分比為2〇/〇。
[0015] Mo :5.1-5.5% Mo(鋼)是強烈的鐵素體形成元素，有利于提高材料的耐腐蝕性，特別是Mo有利于提高 焊接部位沖孔剪斷面的耐腐蝕性，還可W通過固溶強化提高其強度，為了提高材料的強度 和耐腐蝕性，Mo的重量百分比應控制在5.1%W上。但Mo是高成本元素，同時耐腐蝕性能達到 飽和之后，過高的Mo含量會促進奧氏體不誘鋼中金屬間相的沉淀，影響合金的力學和加工 性能，考慮到可加工性的劣化和材料成本的增加，Mo的重量百分比應控制在5.5%W下。本發 明中Mo的重量百分比為5.1-5.5%，既可W滿足材料的強度和耐腐蝕性要求，又可W節約生 產成本，優選的，Mo的重量百分比為5.2-5.4%，更為優選的，Mo的重量百分比為5.3〇/〇。
[0016] Nb：1.8-2.2% Nb(妮)為鐵素體形成元素，可W細化晶粒，提高材料的屈服強度，在材料加入適量的 Nb，主要起到兩個重要作用，其一，起到穩定化元素的作用，在熱處理溫度范圍內，長時間保 溫;鋼中師元素與C充分結合，形成C-Nb化合物，避免了C與Nb元素的結合，使材料的耐腐蝕 性能進一步得到保證;其二，提高鋼的再結晶溫度，使鋼的晶粒細化，提高了鋼的抗拉強度 和屈服強度，因此，為了提高材料的抗拉強度和屈服強度，Nb的重量百分比應控制在1.8%W 上。但過量的難烙元素師又會導致材料的制造工藝復雜，為了避免師過高導致材料的制造 工藝復雜，抓的重量百分比應控制在2.2%W下。本發明中抓的重量百分比為1.8-2.2%，既可 W滿足材料的抗拉強度和屈服強度要求，又可W簡化工藝，優選的，Nb的重量百分比為1.9- 2.1%，更為優選的，Nb的重量百分比為2.0〇/〇。
[0017] Ti :0.1-0.5% Ti(鐵)是穩定化元素，主要是與C、N結合防止Cr的C、N化物形成造成貧Cr區，從而降低 材料的耐腐蝕性，Ti主要與N結合;Ti還能提高鋼的再結晶溫度，使鋼的晶粒細化，提高了鋼 的抗拉強度和屈服強度，因此，為了提高材料的抗拉強度和屈服強度，Ti的重量百分比應控 制在0.1%W上。但Ti作為夾雜物也會影響到鋼的表面質量，同時由于Ti在加入過程中易氧 化，會給煉鋼帶來一定難度，為了避免Ti導致材料的制造工藝復雜，Ti的重量百分比應控制 在0.6%w下。本發明中Ti的重量百分比為0.1-0.5%，既可W滿足材料的抗拉強度和屈服強 度要求，又可W保證材料的質量，簡化制造工藝，優選的，Ti的重量百分比為0.2-0.4%，更為 優選的，T i的重量百分比為0.3%。
[001 引 Co :0.1-0.5% Co(鉆)是奧氏體生成元素，能提高鋼的相變點和固溶強化作用，增加鋼的回火穩定性， 可使鋼的強度和高溫硬度都顯著提高，為了提高材料的強度和硬度，Co的重量百分比應控 制在0.1%W上。但加入過量的Co會影響材料的初性和抗誘蝕性能，為了避免Co過高造成材 料的初性和抗誘