一種耐腐蝕不銹鋼咖啡壺材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及不銹鋼材料及其制備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種耐腐蝕不銹鋼咖啡壺材料及其制備方法，耐腐蝕不銹鋼咖啡壺材料由以下質(zhì)量百分比的化學(xué)成分組成：C0.03～0.06%，Cr16～20%，Si0.8～1.2%，Mn0.6～1%，Ni2～3%，B0.0001～0.002%，V0.4～0.6%，Mo3~4.5%，W0.25~0.35%，N0.18~0.22%，S≤0.004%，P≤0.014%，Ag0.25～0.35%，Cu2.5～3.5%，Ce0.001～0.012%，La0.03～0.08%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素。本發(fā)明的耐腐蝕不銹鋼咖啡壺材料具有較強(qiáng)的機(jī)械加工性能、耐腐蝕性和抗菌性。
【專利說明】一種耐腐蝕不銹鋼咖啡壺材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及不銹鋼材料及其制備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種耐腐蝕不銹鋼咖啡壺材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著冶金工業(yè)的快速發(fā)展及日常生活水平的提高，不銹鋼的使用量大大增加，大量美觀、耐用的不銹鋼制品已經(jīng)走入民用消費領(lǐng)域，其中，器皿、廚房用品中不銹鋼的使用量占了絕大多數(shù)。不銹鋼(Stainless Steel)指耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質(zhì)和酸、堿、鹽等化學(xué)浸蝕性介質(zhì)腐蝕的鋼，又稱不銹耐酸鋼。實際應(yīng)用中，常將耐弱腐蝕介質(zhì)腐蝕的鋼稱為不銹鋼，而將耐化學(xué)介質(zhì)腐蝕的鋼稱為耐酸鋼。目前，不銹鋼咖啡壺由于具有優(yōu)越耐磨性和強(qiáng)韌性，良好的可加工性，外觀精美性及無毒無害性，而在市面上倍受推廣。然而，大多數(shù)咖啡壺在耐蝕性上存在問題，例如因孔蝕和生銹等腐蝕而產(chǎn)生的表面特性的劣化等問題。
[0003]中國發(fā)明專利CN101338403公開了一種節(jié)鎳含錳氮奧氏體不銹鋼，其C優(yōu)選為 0.04 ~0.06% ；Mn 優(yōu)選為 9.0 ~10.0% ；Cr 優(yōu)選為 15.5 ~16.0% ；Ni 含量與中國發(fā)明專利申請CNl 129259和中國發(fā)明專利申請CNl772942相比則進(jìn)一步降低，優(yōu)選為1.8~2.0%。發(fā)明稱該節(jié)鎳含錳氮奧氏體不銹鋼具有在一般大氣環(huán)境下能替代18-8型不銹鋼，且節(jié)鎳，成本低廉，熱塑性好，易于加工的特點。此外，中國發(fā)明專利CN101545078公開了一種室溫機(jī)械性能優(yōu)良的節(jié)鎳型亞穩(wěn)奧氏體不銹鋼，成分上含Cr:15.0~17.0%、Ni:1.50~2.50%、N:0.15~0.30%，在不同狀態(tài)下，材料室溫屈服強(qiáng)度為400~1370MPa，室溫抗拉強(qiáng)度為860~1700MPa，室溫延伸率為15~65%，可部分替代AISI304使用于弱腐蝕性環(huán)境。歐洲發(fā)明專利EP593158提出了一種含Cu含 N 的 Cr-N1-Mn 奧氏體不銹鋼，其中含 16.5-17.5 % Cr,6.4-8.0 % Mn, 2.50-5.0 % Ni,2.0-3.0% Cu，不大于0.15% C，不大于0.2% N，不大于1% Si，該合金的冷加工硬化低于201，耐蝕性則接近430。上述發(fā)明專利提出的材料中Cr含量都低于304奧氏體不銹鋼，同時添加了較高含量的不利于耐腐蝕性的Mn，因此導(dǎo)致耐蝕性顯著低于304奧氏體不銹鋼。
[0004]為了提高耐腐蝕性能，中國發(fā)明專利CN101148740在材料中添加了Mo,同時控制Cr含量在16~18%，N含量0.f 0.4%，而Ni含量降低到0~2%，但是成分中Mn含量仍高達(dá)14~19% ;同樣地，中國發(fā)明專利CN101381852在材料中添加了0.001-0.3% Mo，以提高耐腐蝕性能，但是該發(fā)明中Mn含量仍高達(dá)12.f 14.8%，同時材料中N含量高達(dá)0.2~0.45%，材料的冶煉和加工難度都較大。歐洲發(fā)明專利EP1690957中Mn含量控制在7~8.5%，Cr含量達(dá)到16.5~18%，同時添加0.廣0.5%的Mo，材料可以獲得與304奧氏體接近的耐蝕性，但是合金中Ni含量較高，為3.5~4.5%，使合金的原材料成本與304奧氏體不銹鋼相比差別不大。
[0005]另外，對于消費者來說，除了價格和耐用性是人們考慮不銹鋼制品選購的兩大因素，而抗菌性隨著人們保健意識的加強(qiáng)也被作為重要因素之一。[0006]對于抗菌性能，主要通過在鋼中加入銅和銀等元素來實現(xiàn)。申請?zhí)枮?00410047238.6的專利申請?zhí)岢鲈诠?jié)鎳型奧氏體不銹鋼中加入1.5-2.9%的銅來達(dá)到抗菌效果，但由于單獨銅離子的抗菌能力有限(約為同等重量銀離子的1%)，因此銅的加入量比較高，2-5%的銅含量使鋼的熱塑性惡化，從而造成使用性能下降，且銅加入后必須通過高溫時效處理才能起到抗菌作用，導(dǎo)致生產(chǎn)成本上升；申請?zhí)枮?00510013238.9的專利申請通過在節(jié)鎳節(jié)鉻奧氏體不銹鋼中加入銅和少量銀來滿足抗菌要求，但由于鎳含量和鉻含量偏低，不銹鋼的耐腐蝕能力較弱，不銹鋼的使用范圍受到限制。
[0007]綜上，亟需開發(fā)一種兼具抗菌效果好和耐腐蝕能力強(qiáng)的不銹鋼材料。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種兼具抗菌效果好和耐腐蝕能力強(qiáng)的耐腐蝕不銹鋼咖啡壺材料。
[0009]本發(fā)明的另一目的在于提供一種耐腐蝕不銹鋼咖啡壺材料的制備方法。
[0010]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。
[0011]一種耐腐蝕不銹鋼咖啡壺材料，它由以下質(zhì)量百分比的化學(xué)成分組成:C 0.03~0.06%, Cr 16.00 ~20.00%, Si 0.80 ~1.20%, Mn 0.60 ~1.00%, Ni 2.00 ~3.00%,B 0.0001 ~0.002%, V 0.40 ~0.60%, Mo 3.00~4.50%, W 0.25~0.35%, N 0.18~0.22%,S ≤ 0.004%, P ≤ 0.014%, Ag 0.25 ~0.35%, Cu 2.50 ~3.50%, Ce 0.001 ~0.012%, La0.03~0.08%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素。
[0012]優(yōu)選的，一種耐腐蝕不銹鋼咖啡壺材料，它由以下質(zhì)量百分比的化學(xué)成分組成:C0.03 ~0.05%，Cr 17.00 ~19.00%，Si 0.90 ~1.10%，Mn 0.70 ~0.90%，Ni 2.00 ~2.50%，B 0.0004 ~0.0009%, V 0.40 ~0.50%, Mo 3.40^4.20%, W 0.28、.34%, N 0.19~0.21%,S ≤ 0.004%, P ≤ 0.014%, Ag 0.28 ~0.34%, Cu 2.60 ~3.20%, Ce 0.004 ~0.010%, La0.04~0.07%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素。
[0013]更為優(yōu)選的，一種耐腐蝕不銹鋼咖啡壺材料，它由以下質(zhì)量百分比的化學(xué)成分組成:C 0.04 ~0.05%, Cr 18.00 ~19.00%, Si 1.00 ~1.10%, Mn 0.80 ~0.90%, Ni
2.50 ~3.00%, B 0.0006 ~0.0008%, V 0.50 ~0.60%, Mo 3.80~4.00%, W 0.30~0.32%, N0.19~0.20%, S ≤ 0.004%, P ≤ 0.014%, Ag 0.30 ~0.31%, Cu 2.80 ~3.00%, Ce 0.006 ~0.008%, La 0.05~0.06%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素。
[0014]Si (硅)和鑰、鎢、鉻等結(jié)合，有提高抗腐蝕性和抗氧化的作用。且在煉鋼過程中加
Si(硅)可作為還原劑和脫氧劑，另外Si能顯著提高鋼的彈性極限、屈服點和抗拉強(qiáng)度，但硅量的增加，會降低鋼的焊接性能，因此將Si的加入量控制在0.80~1.20%，可保證不銹鋼的抗腐蝕性、強(qiáng)度和焊接性能，保證強(qiáng)度可提高15-20%。
[0015]Mn (錳)作為一種弱奧氏體形成元素，在鎳含量下降的情況下，適當(dāng)?shù)腻i加入量可以提高鎳當(dāng)量，但錳量增高，會減弱鋼的抗腐蝕能力，降低焊接性能，因此將Mn的含量控制在 0.60 ~1.00%ο
[0016]Ni (鎳)是杰出的耐腐蝕材料，也是合金鋼的主要合金化元素，Ni可以促進(jìn)不銹鋼鈍化膜的穩(wěn)定性，可提高鋼的耐蝕性；另外Ni可顯著提高不銹鋼熱力學(xué)穩(wěn)定性，因此不銹鋼中Ni和Cr (鉻)共存，可以顯著提高不銹鋼的耐蝕性，由于鎳是較稀缺的資源，價格昂貴，在保證基本組織形態(tài)的前提下,將Ni控制在2.0O~3.00%ο
[0017]Cr (鉻)是影響不銹鋼耐蝕性的最大的元素，Cr含量的高低決定了不銹鋼的耐腐蝕性，在保持Ni/Cr當(dāng)量平衡的前提下，適當(dāng)提高Cr的加入量至16.00~20.00%的范圍，可提高不銹鋼的耐蝕性。
[0018]鋼中加入微量的B (硼)就可改善鋼的致密性和熱軋性能，因此B的加入量控制在0.0001~0.002%的范圍內(nèi)即可提高強(qiáng)度。
[0019]V (釩)是鋼的優(yōu)良脫氧劑，釩與碳形成的碳化物，在高溫高壓下可提高抗氫腐蝕能力，且鋼中加0.40~0.60%的釩可細(xì)化組織晶粒，提高強(qiáng)度和韌性。
[0020]Mo (鑰)在奧氏體不銹鋼中的主要作用是提高鋼的耐還原性介質(zhì)的腐蝕性能和耐點腐蝕、耐縫隙腐蝕等的性能。
[0021]W (鎢)熔點高，比重大，是貴生的合金元素，鎢與碳形成碳化鎢有很高的硬度和耐磨性，加入0.25、.35%的W，有效防止不銹鋼咖啡壺制品變形。
[0022]N(氮)作為間隙元素的氮固溶強(qiáng)化作用很強(qiáng)，其作用除代替部分鎳以節(jié)約貴重的鎳元素外，主要是作固溶強(qiáng)化元素提高奧氏體不銹鋼的強(qiáng)度，同時，氮提高鋼的耐腐蝕性能，特別是耐局部腐蝕，比如耐晶界腐蝕、點腐蝕和縫隙腐蝕等。
[0023]S、P作為有害元素，S使鋼產(chǎn)生熱脆性，降低鋼的延展性和韌性，在鍛造和軋制時造成裂紋，另外，S對焊接性能也不利，降低耐腐蝕性；P增加鋼的冷脆性，使焊接性能變壞，降低塑性，使冷彎性能變壞。因此，在兼顧冶煉設(shè)備能力和鋼材性能的情況下，將S、P含量控制在S≥0.004%和P≥0.014%。
[0024]Cu (銅)既是重要的抗菌合金元素，同時它又是作為顯著降低鉻鎳奧氏體不銹鋼的冷作硬化傾向，提高冷加工成形能力的一種重要合金元素。銅與鑰相配合，進(jìn)一步提高含鑰奧氏體不銹鋼在還原性介質(zhì)中的耐蝕性。銅的加入使鉻鎳奧氏體不銹鋼的室溫強(qiáng)度降低，而塑性提高。特別是對影響鉻鎳奧氏體不銹鋼冷成形性的幾個重要參數(shù)，如加工硬化系數(shù)(η值)、塑性應(yīng)變比(r值)、杯突深度值(E值)和錐形杯突值(CCV值)有顯著作用，隨著鋼中銅含量增加，η值、r值和E值等均增大，而CCV值減小，因此銅可顯著改善鉻鎳奧氏體不銹鋼的冷成型性。在本發(fā)明中，銅首先是作為抗菌基本元素加入到不銹鋼之中，當(dāng)Cu
<1.00%時，馬氏體不銹鋼的抗菌效果不明顯；Cu < 2.00%時，抗菌效果仍不理想；當(dāng)Cu> 3.50%時，節(jié)鎳型奧氏體復(fù)合抗菌不銹鋼的熱加工性變得較為困難。因此將Cu的加入量控制在2.50~3.50%的范圍內(nèi)，保證不銹鋼具有較佳的耐蝕性、抗菌效果和加工性能。
[0025]Ag (銀)是作為非常重要的抗菌合金元素的有效補(bǔ)充而添加到不銹鋼中，Ag的抗菌機(jī)理為:1)銀離子與細(xì)胞膜和膜蛋白結(jié)合，破壞細(xì)菌立體結(jié)構(gòu)，致使細(xì)菌死亡；2)銀能將氧催化成活性氧，活性氧具有殺菌能力。銀抗菌能力是銅的100倍，且無需時效處理，加入銀的合金成本被合金加入量的減少和工藝成本的降低部分抵消。另外，銅元素起抗菌作用的是通過高溫時效過程在基體中彌散析出ε-Cu相產(chǎn)生抗菌效果，ε-Cu可以促進(jìn)銀離子在鋼表面鈍化膜的穿越能力，形成復(fù)合抗菌機(jī)制，并且將Ag的加入量控制在0.25~0.35%的范圍，使Ag =Cu=1:10，能顯著提高殺菌速度，最大限度達(dá)到抗菌效果。
[0026]Ce(鈰)的性質(zhì)較為活潑，易于其他陰離子形成鈍化層，使不銹鋼抗蝕性提高。鈰對非金屬夾雜有一定的凈化作用，亦會使其基體純凈而減少原電池作用。然而，稀土化合物與基體的電極電位存在差異，加之腐蝕溶液作為電解質(zhì)的存在，使其構(gòu)成原電池從而耐蝕性降低，故而稀土元素對不銹鋼耐蝕性的影響為此兩方面影響相互作用的結(jié)果。稀土元素鈰在0%含量至0.012%其增加不銹鋼的耐蝕性的效果占主要影響，而在0.8%的含量時其降低耐蝕性的方面占主要作用。因此將Ce的加入量控制在0.001~0.012%的范圍，不銹鋼的耐蝕性最佳。另外，鈰可賦予不銹鋼抗菌性，因為稀土元素在一定累積濃度下可以表現(xiàn)出生理毒性，且其在影響大腸桿菌等細(xì)菌的生理代謝階段時，以對穩(wěn)定生長期的影響尤為突出，使細(xì)胞結(jié)構(gòu)遭到破壞，縮短細(xì)胞的生命周期，使細(xì)菌較無抗菌材料加入的情況下提前裂解，促進(jìn)細(xì)菌的衰亡過程。
[0027]稀土元素La具有微合金化作用，可以降低碳的活度，增加碳的溶解度，有效的減少了碳化物在晶界的偏聚。同時其具有變質(zhì)作用，加入到鋼中，在鑄造時冷卻過程中增加了形核率，從而達(dá)到細(xì)化晶粒的作用。不銹鋼組織影響主要表現(xiàn)為細(xì)化晶粒，減少碳化物偏聚。稀土元素La加入后組織均勻性增加，碳化物聚集減輕，還可以凈化晶界，均使得鋼的基體形成腐蝕微電池的可能性減?。煌瑫r，在快速冷卻的條件下，稀土元素La可以少量的固溶于基體中，提高基體的電極電位，從而提高鋼的耐腐蝕性。將稀土元素La加入量控制在0.03~0.08%的范圍內(nèi)，有效提高不銹鋼的耐腐蝕性。
[0028]其中，所述雜質(zhì)的含量< 0.09%。雜質(zhì)的存在可能使不銹鋼成分不均勻，使不銹鋼表面的電極電位不一致，導(dǎo)致電化學(xué)腐蝕，因此控制不銹鋼鑄件中的雜質(zhì)的含量< 0.09%,可增加不銹鋼的耐腐蝕性能。
[0029]其中，設(shè)La和Ce的總計的濃度為(A)、S濃度為(B)時，滿足以下的(I)式的關(guān)系:
0.0009% +10(B) %^ (A) %^ 0.02% +18(B) % (1)，
其中，(A)的單位是質(zhì)量百分比，(B)的單位是質(zhì)量百分比。
[0030]這是包含La及Ce中的硫化物的難水溶性的程度受到不銹鋼中S濃度的影響的結(jié)果。在鋼的成分超出上述(I)式的范圍時，耐蝕性略微降低。
[0031]即，在La和Ce的總計濃度相對于S濃度少時，由于包含La及Ce中的兩者的硫化物形成得不充分，不能夠充分抑制MnS生成，所以MnS成為孔蝕的發(fā)生起點；另一方面，在La和Ce的總計濃度相對于S濃度過量時，包含La及Ce中的兩者的氧化物大量地生成，進(jìn)而形成復(fù)合硫化物而成的粗大的夾雜物。該由氧化物和硫化物構(gòu)成的夾雜物由于是數(shù)ym以上的粗大的物質(zhì)，所以成為孔蝕的發(fā)生起點。
[0032]即，上述(I)式的下限是指實現(xiàn)以下效果所需的La和Ce的總計濃度，通過復(fù)合添加La及Ce，抑制水溶性的MnS析出，充分地生成難溶性的包含La及Ce中的兩者的硫化物，在所述孔蝕電位試驗中抑制孔蝕；另一方面，認(rèn)為上述(I)式的上限對應(yīng)于以下內(nèi)容:如果復(fù)合地過量添加La及Ce，則產(chǎn)生包含硫化物及氧化物的數(shù)μ m以上的粗大的包含氧化物的復(fù)合氧化夾雜物，成為孔蝕的起點。
[0033]因此，通過以滿足上述(I)式的方`式調(diào)整La、Ce、S這3個成分的含量，能夠得到更良好的耐蝕性。
[0034]上述耐腐蝕不銹鋼咖啡壺材料的制備方法，包括以下制備步驟:
a、將鑄鐵在真空感應(yīng)爐中進(jìn)行熔煉，待鑄鐵開始融化時，加入16.00~20.00%的Cr元素，在鑄鐵完全融化時，加入W 0.25~0.35%、V 0.40~0.60%、Mo 3.00~4.50%，鑄鐵完全融化 65-80min 后加入 C 0.03 ~0.06%、Si 0.80 ~1.20%、Mn 0.60 ~1.00%、Ni 2.00 ~3.00%、B 0.0001 ~0.002%、N 0.18~0.22%, S ≤ 0.004%, P ≤ 0.014%，其余為 Fe 和不可避
免的雜質(zhì)元素，將鋼水溶液在金屬型內(nèi)澆鑄成自耗電極；
b、將澆鑄好的自耗電極進(jìn)行真空電弧重熔精煉或電渣重熔精煉，進(jìn)一步降低雜質(zhì)元素的含量和熔煉缺陷，并減少合金元素的偏析，制成電渣錠，熔體澆鑄溫度為156(Tl700°C ；
C、將電渣錠制成不銹鋼片，接著將不銹鋼片依次進(jìn)行熱鍛、第一次退火和第二次退火，熱鍛的保溫溫度為1060°C~1280°C，始鍛溫度1040°C~1240°C，終鍛溫度> 900°C，熱鍛保溫6~7h后將不銹鋼片進(jìn)行第一退火和第二次退火，第一次退火中先將不銹鋼片在退火爐中保溫900±10°C，保溫23~26小時，然后以48~55°C /h的速度冷卻到150°C ±50°C后再空冷至常溫，第二次退火中先將不銹鋼片在退火爐中保溫700± 10°C，保溫廣3小時，然后以18~25°C /h的速度冷卻到150°C ±50°C后再空冷至常溫，制得不銹鋼基體；
d、在不銹鋼基體中加入Ag 0.25~0.35%，Cu 2.50~3.50%，在真空感應(yīng)電爐中進(jìn)行熔煉，在澆鑄前，將小于10_的顆粒狀Ce及La，按Ce 0.001~0.012%和La 0.03~0.08%的質(zhì)量百分比所組成的復(fù)合變質(zhì)孕育劑用薄鐵皮包好，經(jīng)烘烤后置放于鋼水澆包的底部，用包內(nèi)沖入法對冶煉好的不銹鋼水進(jìn)行變質(zhì)孕育處理，將經(jīng)過包內(nèi)變質(zhì)孕育處理過的不銹鋼水澆鑄成耐腐蝕不銹鋼咖啡壺材料試棒，熔體澆鑄溫度為162(T174(TC ;在不銹鋼冶煉后期適時加入稀土合金，可降低稀土元素的損失。
[0035]e、對耐腐蝕不銹鋼咖啡壺材料試棒進(jìn)行固溶處理，固溶處理溫度為1120~1160°C，保溫時間為3飛h，保溫后用油將其冷卻至室溫。固溶處理可以有效提高不銹鋼鑄件的耐腐蝕性能，隨著固溶熱處理溫度的升高和保溫時間的延長，不銹鋼組織趨于均勻分布，不銹鋼中的碳也得以固溶。
[0036]其中，所述步驟d中，烘烤的溫度為18(T220°C，利于將復(fù)合變質(zhì)孕育劑烘干。
[0037]其中，所述步驟d中，復(fù)合變質(zhì)孕育劑加入量為不銹鋼水重量的0.4^0.6%，
0.1-0.6%的復(fù)合變質(zhì)孕育劑可使不銹鋼水得到較充分的變質(zhì)孕育處理，變質(zhì)孕育處理效果好。
[0038]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明的耐腐蝕不銹鋼咖啡壺材料，在鋼中加入稀土元素Ce和La，可以降低鋼液中的氧元素與硫元素使其成品鋼中的雜質(zhì)減少，同時減少了硫元素在晶界上的偏聚作用；有助于晶界磷元素的偏聚減少，消除了晶界上的磷元素，這就使得晶界表面磷元素和磷鐵化合物進(jìn)一步減少，可以使鋼的熱軋性大大增加；且Ce和La的加入量分別控制在0.001~0.012%和0.03~0.08%,大大提高了不銹鋼的耐腐蝕性。
[0039]另外，Ce可賦予不銹鋼抗菌性，因為稀土元素Ce在一定累積濃度下可以表現(xiàn)出生理毒性，且其在影響大腸桿菌等細(xì)菌的生理代謝階段時，以對穩(wěn)定生長期的影響尤為突出，使細(xì)胞結(jié)構(gòu)遭到破壞，縮短細(xì)胞的生命周期，使細(xì)菌較無抗菌材料加入的情況下提前裂解，促進(jìn)細(xì)菌的衰亡過程，保證不銹鋼的優(yōu)良抗菌效果。
[0040]本發(fā)明在鋼中加入Ag和Cu以增強(qiáng)不銹鋼的抗菌效果，且加入量分別為Ag0.25~0.35%和Cu 2.50~3.50%，使Ag =Cu=1:10，能顯著提高殺菌速度，最大限度達(dá)到抗囷效果。
[0041]本發(fā)明的制備方法包括鋼錠重熔法、包內(nèi)沖入法和固溶處理等步驟，操作控制方便，質(zhì)量穩(wěn)定，保證不銹鋼產(chǎn)品組織致密，表面光潔，同時在鑄造時防止產(chǎn)生裂紋及其他缺陷，可提高鑄件的耐腐蝕性能。【具體實施方式】
[0042]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0043]實施例1。
[0044]本實施例的一種耐腐蝕不銹鋼咖啡壺材料，包括以下制備步驟:
a、將鑄鐵在真空感應(yīng)爐中進(jìn)行熔煉，待鑄鐵開始融化時，加入16.00%的Cr元素，在鑄鐵完全融化時，加入W 0.25%、V 0.40%,Mo 3.00%，鑄鐵完全融化65min后加入C 0.03%、Cr16.00%、Si 0.80%、Mn 0.60%、 Ni 2.00%, B 0.0001%、N 0.18%, S ≤ 0.004%, P ≤ 0.014%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素，將鋼水溶液在金屬型內(nèi)澆鑄成自耗電極；
b、將澆鑄好的自耗電極進(jìn)行真空電弧重熔精煉或電渣重熔精煉，進(jìn)一步降低雜質(zhì)元素的含量和熔煉缺陷，并減少合金元素的偏析，制成電渣錠，熔體澆鑄溫度為1560°C ；
C、將電渣錠制成不銹鋼片，接著將不銹鋼片依次進(jìn)行熱鍛、第一次退火和第二次退火，熱鍛的保溫溫度為1060°C，始鍛溫度1040°C，終鍛溫度> 9000C，熱鍛保溫6h后將不銹鋼片進(jìn)行第一退火和第二次退火，第一次退火中先將不銹鋼片在退火爐中保溫890°C，保溫23小時，然后以48°C /h的速度冷卻到100°C后再空冷至常溫，第二次退火中先將不銹鋼片在退火爐中保溫690°C，保溫I小時，然后以18°C /h的速度冷卻到100°C后再空冷至常溫，制得不銹鋼基體；
d、在不銹鋼基體中加入Ag0.25%, Cu 2.50%，在真空感應(yīng)電爐中進(jìn)行熔煉，在澆鑄前，將小于IOmm的顆粒狀鈰(Ce)及鑭(La)，按Ce 0.001%和La 0.03%的質(zhì)量百分比所組成的復(fù)合變質(zhì)孕育劑用薄鐵皮包好，經(jīng)烘烤后置放于鋼水澆包的底部，烘烤的溫度為180°C，用包內(nèi)沖入法對冶煉好的不銹鋼水進(jìn)行變質(zhì)孕育處理，復(fù)合變質(zhì)孕育劑加入量為不銹鋼水重量的0.4%，將經(jīng)過包內(nèi)變質(zhì)孕育處理過的不銹鋼水澆鑄成耐腐蝕不銹鋼咖啡壺材料試棒，熔體澆鑄溫度為1620°C ；
e、對耐腐蝕不銹鋼咖啡壺材料試棒進(jìn)行固溶處理，固溶處理溫度為1120°C，保溫時間為3h，保溫后用油將其冷卻至室溫。
[0045]實施例2。
[0046]本實施例的一種耐腐蝕不銹鋼咖啡壺材料，包括以下制備步驟:
a、將鑄鐵在真空感應(yīng)爐中進(jìn)行熔煉，待鑄鐵開始融化時，加入18.00%的Cr元素，在鑄鐵完全融化時，加入W 0.30%, V 0.50%、Mo 3.75%，鑄鐵完全融化70min后加入C 0.045%, Si
1.00%、Mn 0.80%、Ni 2.50%、B 0.001%、N 0.20%, S ≤ 0.004%, P ≤ 0.014%,其余為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)元素，將鋼水溶液在金屬型內(nèi)澆鑄成自耗電極；
b、將澆鑄好的自耗電極進(jìn)行真空電弧重熔精煉或電渣重熔精煉，進(jìn)一步降低雜質(zhì)元素的含量和熔煉缺陷，并減少合金元素的偏析，制成電渣錠，熔體澆鑄溫度為1630°C ；
C、將電渣錠制成不銹鋼片，接著將不銹鋼片依次進(jìn)行熱鍛、第一次退火和第二次退火，熱鍛的保溫溫度為1170°C，始鍛溫度1140°C，終鍛溫度≥ 900°C，熱鍛保溫6.5h后將不銹鋼片進(jìn)行第一退火和第二次退火，第一次退火中先將不銹鋼片在退火爐中保溫900°C，保溫24小時，然后以50°C /h的速度冷卻到150°C后再空冷至常溫，第二次退火中先將不銹鋼片在退火爐中保溫700°C，保溫2小時，然后以22°C /h的速度冷卻到150°C后再空冷至常溫，制得不銹鋼基體；d、在不銹鋼基體中加入Ag0.30%, Cu 3.00%，在真空感應(yīng)電爐中進(jìn)行熔煉，在澆鑄前，將小于IOmm的顆粒狀鈰(Ce)及鑭(La)，按Ce 0.006%和La 0.06%的質(zhì)量百分比所組成的復(fù)合變質(zhì)孕育劑用薄鐵皮包好，經(jīng)烘烤后置放于鋼水澆包的底部，烘烤的溫度為200°C，用包內(nèi)沖入法對冶煉好的不銹鋼水進(jìn)行變質(zhì)孕育處理，復(fù)合變質(zhì)孕育劑加入量為不銹鋼水重量的0.5%，將經(jīng)過包內(nèi)變質(zhì)孕育處理過的不銹鋼水澆鑄成耐腐蝕不銹鋼咖啡壺材料試棒，熔體澆鑄溫度為1680°C ；
e、對耐腐蝕不銹鋼咖啡壺材料試棒進(jìn)行固溶處理，固溶處理溫度為1140°C，保溫時間為4h，保溫后用油將其冷卻至室溫。
[0047]實施例3。 [0048]本實施例的一種耐腐蝕不銹鋼咖啡壺材料，包括以下制備步驟:
a、將鑄鐵在真空感應(yīng)爐中進(jìn)行熔煉，待鑄鐵開始融化時，加入20.00%的Cr元素，在鑄鐵完全融化時，加入W 0.35%、V 0.60%,Mo 4.50%，鑄鐵完全融化80min后加入C 0.06%, Si
1.20%、Mn 1.00%、Ni 3.00%、B 0.002%、N 0.22%, S ≤ 0.004%, P ≤ 0.014%,其余為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)元素，將鋼水溶液在金屬型內(nèi)澆鑄成自耗電極；
b、將澆鑄好的自耗電極進(jìn)行真空電弧重熔精煉或電渣重熔精煉，進(jìn)一步降低雜質(zhì)元素的含量和熔煉缺陷，并減少合金元素的偏析，制成電渣錠，熔體澆鑄溫度為1700°C ； C、將電渣錠制成不銹鋼片，接著將不銹鋼片依次進(jìn)行熱鍛、第一次退火和第二次退火，熱鍛的保溫溫度為1280°C，始鍛溫度1240°C，終鍛溫度> 900°C，熱鍛保溫h后將不銹鋼片進(jìn)行第一退火和第二次退火，第一次退火中先將不銹鋼片在退火爐中保溫910°C，保溫26小時，然后以55°C /h的速度冷卻到200°C后再空冷至常溫，第二次退火中先將不銹鋼片在退火爐中保溫710°C，保溫3小時，然后以25°C /h的速度冷卻到200°C后再空冷至常溫，制得不銹鋼基體；
d、在不銹鋼基體中加入Ag0.35%，Cu3.50%，在真空感應(yīng)電爐中進(jìn)行熔煉，在澆鑄前，將小于IOmm的顆粒狀鈰(Ce)及鑭(La)，按Ce 0.012%和La 0.08%的質(zhì)量百分比所組成的復(fù)合變質(zhì)孕育劑用薄鐵皮包好，經(jīng)烘烤后置放于鋼水澆包的底部，烘烤的溫度為220°C，用包內(nèi)沖入法對冶煉好的不銹鋼水進(jìn)行變質(zhì)孕育處理，復(fù)合變質(zhì)孕育劑加入量為不銹鋼水重量的0.6%，將經(jīng)過包內(nèi)變質(zhì)孕育處理過的不銹鋼水澆鑄成耐腐蝕不銹鋼咖啡壺材料試棒，熔體澆鑄溫度為1740°C ；
e、對耐腐蝕不銹鋼咖啡壺材料試棒進(jìn)行固溶處理，固溶處理溫度為1160°C，保溫時間為5h，保溫后用油將其冷卻至室溫。
[0049]檢測制得的耐腐蝕不銹鋼咖啡壺材料，各項性能測試指標(biāo)如表1、表2和表3所示。
[0050]實施例f實施例3制成的耐腐蝕不銹鋼咖啡壺材料的機(jī)械性能測試指標(biāo)見表1。
[0051]表1
^Ι&ΙΙΜΙΒ~I
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—nnm.................................................................................................................................................................................................2?................................................................................................................57s..........................................................1s.1 m'[0052]從表1可以看出，實施例f實施例3制成的耐腐蝕不銹鋼咖啡壺材料的加工性能好，易于加工成型各種外形的咖啡壺，且機(jī)械強(qiáng)度高，制品較耐用。
[0053]對實施例1、2、3分別在10% NaCl溶液、10% H2SO4溶液、10% NaOH溶液環(huán)境下，在室溫條件下進(jìn)行耐腐蝕性能測試,耐腐蝕性能測試結(jié)果見表2。
[0054]表2
【權(quán)利要求】
1.一種耐腐蝕不銹鋼咖啡壺材料，其特征在于:它由以下質(zhì)量百分比的化學(xué)成分組成:C 0.03 ~0.06%, Cr 16.00 ~20.00%, Si 0.80 ~1.20%, Mn 0.60 ~1.00%, Ni2.00 ~3.00%, B 0.0001 ~0.002%, V 0.40 ~0.60%, Mo 3.00~4.50%, W 0.25~0.35%, N0.18~0.22%, S ≤ 0.004%, P ≤ 0.014%, Ag 0.25 ~0.35%, Cu 2.50 ~3.50%, Ce 0.001 ~0.012%，La 0.03~0.08%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐腐蝕不銹鋼咖啡壺材料，其特征在于:它由以下質(zhì)量百分比的化學(xué)成分組成:C 0.03~0.05%, Cr 17.00~19.00%, Si 0.90~1.10%, Mn0.70 ~0.90%, Ni 2.00 ~2.50%, B 0.0004 ~0.0009%, V 0.40 ~0.50%, Mo 3.40-4.20%, W0.28~0.34%, N 0.19~0.21%，S ≤ 0.004%，P ≤ 0.014%，Ag 0.28 ~0.34%, Cu 2.60 ~3.20%,Ce 0.004~0.010%, La 0.04~0.07%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐腐蝕不銹鋼咖啡壺材料，其特征在于:它由以下質(zhì)量百分比的化學(xué)成分組成:c 0.04~0.05%, Cr 18.00~19.00%, Si 1.00~1.10%, Mn0.80 ~0.90%, Ni 2.50 ~3.00%, B 0.0006 ~0.0008%, V 0.50 ~0.60%, Mo 3.80^4.00%, W0.30~0.32%, N 0.19~0.20%，S ≤ 0.004%，P ≤ 0.014%，Ag 0.30 ~0.31%, Cu 2.80 ~3.00%,Ce 0.006~0.008%, La 0.05~0.06%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐腐蝕不銹鋼咖啡壺材料，其特征在于:設(shè)La和Ce的總計的濃度為(A)、S濃度為(B)時，滿足以下的(I)式的關(guān)系:
0.0009% +10(B) %^ (A) %^ 0.02% +18(B) % (1)， 其中，(A)的單位是質(zhì)量百分比，(B)的單位是質(zhì)量百分比。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐腐蝕不銹鋼咖啡壺材料，其特征在于:所述雜質(zhì)的含量< 0.09%ο
6.權(quán)利要求1飛任意一項所述的一種耐腐蝕不銹鋼咖啡壺材料的制備方法，其特征在于:包括以下制備步驟: a、將鑄鐵在真空感應(yīng)爐中進(jìn)行熔煉，待鑄鐵開始融化時，加入16.00~20.00%的Cr元素，在鑄鐵完全融化時，加入W 0.25~0.35%、V 0.40~0.60%、Mo 3.00~4.50%，鑄鐵完全融化 65-80min 后加入 C 0.03 ~0.06%、Si 0.80 ~1.20%、Mn 0.60 ~1.00%、Ni 2.00 ~.3.00%、B 0.0001 ~0.002%、N 0.18~0.22%, S ≤ 0.004%, P ≤ 0.014%，其余為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)元素，將鋼水溶液在金屬型內(nèi)澆鑄成自耗電極； b、將澆鑄好的自耗電極進(jìn)行真空電弧重熔精煉或電渣重熔精煉，制成電渣錠，熔體澆鑄溫度為1560~1700。。； C、將電渣錠制成不銹鋼片，接著將不銹鋼片依次進(jìn)行熱鍛、第一次退火和第二次退火，熱鍛的保溫溫度為1060°C~1280°C，始鍛溫度1040°C~1240°C，終鍛溫度> 900°C，熱鍛保溫6~7h后將不銹鋼片進(jìn)行第一退火和第二次退火，第一次退火中先將不銹鋼片在退火爐中保溫900±10°C，保溫23~26小時，然后以48~55°C /h的速度冷卻到150°C ±50°C后再空冷至常溫，第二次退火中先將不銹鋼片在退火爐中保溫700±10°C，保溫廣3小時，然后以18~25°C /h的速度冷卻到150°C ±50°C后再空冷至常溫，制得不銹鋼基體； d、在不銹鋼基體中加入Ag 0.25~0.35%，Cu 2.50~3.50%，在真空感應(yīng)電爐中進(jìn)行熔煉，在澆鑄前，將小于10_的顆粒狀Ce及La，按Ce 0.001~0.012%和La 0.03~0.08%的質(zhì)量百分比所組成的復(fù)合變質(zhì)孕育劑用薄鐵皮包好，經(jīng)烘烤后置放于鋼水澆包的底部，用包內(nèi)沖入法對冶煉好的不銹鋼水進(jìn)行變質(zhì)孕育處理，將經(jīng)過包內(nèi)變質(zhì)孕育處理過的不銹鋼水澆鑄成耐腐蝕不銹鋼咖啡壺材料試棒，熔體澆鑄溫度為162(Tl740°C ； e、對耐腐蝕不銹鋼咖啡壺材料試棒進(jìn)行固溶處理，固溶處理溫度為1120~1160°C，保溫時間為3~5h，保溫后用油將其冷卻至室溫。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種耐腐蝕不銹鋼咖啡壺材料的制備方法，其特征在于:所述步驟d中，烘烤的溫度為18(T220°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種耐腐蝕不銹鋼咖啡壺材料的制備方法，其特征在于:所述步驟d中，復(fù)合變質(zhì)孕育劑加入量為不銹鋼水重量的0.4~0.6%。
【文檔編號】C22C38/54GK103540864SQ201310532589
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月31日
【發(fā)明者】焦德宏 申請人:萬寶力不銹鋼制品（東莞）有限公司