一種高彈性環(huán)保不銹鋼咖啡壺材料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及咖啡壺材料技術領域，具體設及一種高彈性環(huán)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(huán)境比較特殊，不誘鋼咖啡壺需要具有較高彈性的不誘鋼材料 制造，而現(xiàn)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，存在彈性差、不 環(huán)保等缺點，因此需要開發(fā)一種高彈性且環(huán)保的不誘鋼材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服現(xiàn)有技術中存在的缺點和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種高彈性環(huán)保 不誘鋼咖啡壺材料，該不誘鋼咖啡壺材料具有較高的彈性，環(huán)保，且還具有較高的強度、初 性、硬度、耐磨性、耐熱性和耐腐蝕性，綜合性能優(yōu)異。
[0005] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種高彈性環(huán)保不誘鋼咖啡壺材料的制備方法，該制 備方法與本發(fā)明的材料配合使用，可W發(fā)揮材料的最佳性能，工藝簡單，操作控制方便，質(zhì) 量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)環(huán)保，可大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
[0006] 本發(fā)明的目的通過下述技術方案實現(xiàn):一種高彈性環(huán)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:0.06-0.10%、N:0.27-0.31%、Si:1.2-1.6%、Mn:0.4- 0.8〇/〇、Cr: 17-19〇/〇、Ni : 1 l-13〇/〇、Mo:2.6-3.0〇/〇、佩：0.4-0.8〇/〇、Ti :0.9-1.3〇/〇、Cu:l-5〇/〇、Ge:0.02- 0.06%、Κ: 0.01-0.05%、余量為鐵和雜質(zhì)。
[0007] 優(yōu)選的，其化學成分包括W下重量百分比的元素:C:0.07-0.09%、N:0.28-0.30%、 Si : 1.3-1.5%、Mn: 0.5-0.7%、Cr: 17.5-18.5%、Ni : 11.5-12.5%、Mo: 2.7-2.9%、Nb: 0.5-0.7〇/〇、 Ti : 1.0-1.2%、Cu: 2-4%、Ge: 0.03-0.05%、Κ: 0.02-0.04%、余量為鐵和雜質(zhì)。
[000引更為優(yōu)選的，其化學成分包括W下重量百分比的元素：C:0.08%、N:0.29%、Si: 1.40/0、Mn: 0.60/0、Cr: 180/0、Ni : 120/0、Mo: 2.80/0、Nb: 0.60/0、Ti : 1. P/0、Cu: 30/0、Ge: 0.040/0、Κ: 0.030/0、余 量為鐵和雜質(zhì)。
[0009]本發(fā)明的高彈性環(huán)保不誘鋼咖啡壺材料的化學成分設計理由如下： 0:0.06-0.10% 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(fā) 揮固溶強化效果，W間隙固溶體的形式烙入晶格結(jié)構(gòu)中，從而產(chǎn)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 0.06%W上。然而，C容易與鋼中的Cr、Nb、Ti等結(jié)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(chǎn)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0.10%W下。本發(fā)明中C的重量百分比為0.06-0.10%，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(yōu)選的，C的重量百分比為0.07-0.09%，更為優(yōu)選 的，C的重量百分比為0.08%。
[0010] N：0.27-0.31% 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(jié)合W形成簇合物，從 而產(chǎn)生提高強度的作用，為了通過加入N有效地使奧氏體相穩(wěn)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0.27%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(chǎn)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(xiàn)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(huán)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0.31%W下。本發(fā)明中Ν 的重量百分比為0.27-0.31%，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(yōu) 選的，N的重量百分比為0.28-0.30%，更為優(yōu)選的，N的重量百分比為0.29%。
[0011] Si :1.2-1.6% 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(fā)生固溶，從而產(chǎn)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1.2%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1.6%W下。本發(fā)明中 Si的重量百分比為1.2-1.6%，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(yōu)選的，Si的重量百分比為1.3-1.5%，更為優(yōu)選的，Si的重量百分比為 1.4%〇
[0012] Μη :0.4-0.8% 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0.4%W上。但是，Μη對高溫下的抗氧化性會產(chǎn)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0.8%W下。本發(fā)明中Μη的重量百分比為0.4-0.8%，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(yōu)選的，Μη的重量百分比為 0.5-0.7%，更為優(yōu)選的，Μη的重量百分比為0.6%。
[0013] Cr:17-19% Cr(銘)是強烈形成并穩(wěn)定鐵素體的元素，縮小奧氏體區(qū)，隨著鋼中Cr含量增加，奧氏體 不誘鋼中可出現(xiàn)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(zhuǎn)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，Cr的重量百分比應控制在17%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(jīng)濟性，生產(chǎn)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19%W下。本發(fā)明中化的重量百分比 為17-19%，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(yōu)選 的，化的重量百分比為17.5-18.5%，更為優(yōu)選的，化的重量百分比為18〇/〇。
[0014] 化：11-13〇/〇 Ni(儀)是形成奧氏體和穩(wěn)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(fā)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(wěn)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11%W上。但大量加入Ni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(jié)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(jié)約成本，Ni的重量百分比應控制在13%W下。本 發(fā)明中Μ的重量百分比為11-13%，既可W滿足材料的強度和耐腐蝕性要求，又可W節(jié)約生 產(chǎn)成本，優(yōu)選的，Ni的重量百分比為11.5-12.5%，更為優(yōu)選的，Ni的重量百分比為12%。
[0015] Mo：2.6-3.0% 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2.6%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3.0%W下。本發(fā) 明中Mo的重量百分比為2.6-3.0%，既可W滿足材料的強度和耐腐蝕性要求，又可W節(jié)約生 產(chǎn)成本，優(yōu)選的，Mo的重量百分比為2.7-2.9%，更為優(yōu)選的，Mo的重量百分比為2.8〇/〇。
[0016] Nb:0.4-0.8% 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(wěn)定化元素的作用，在熱處理溫度范圍內(nèi)，長時間保 溫;鋼中師元素與C充分結(jié)合，形成C-Nb化合物，避免了C與Nb元素的結(jié)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(jié)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0.4%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0.8%W下。本發(fā)明中抓的重量百分比為0.4-0.8%，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(yōu)選的，Nb的重量百分比為0.5- 0.7%，更為優(yōu)選的，Nb的重量百分比為0.6〇/〇。
[0017] Ti:0.9-1.3% Ti(鐵)是穩(wěn)定化元素，主要是與C、N結(jié)合防止Cr的C、N化物形成造成貧Cr區(qū)，從而降低 材料的耐腐蝕性，Ti主要與N結(jié)合;Ti還能提高鋼的再結(jié)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0.9%W上。但Ti作為夾雜物也會影響到鋼的表面質(zhì)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1.3%w下。本發(fā)明中Ti的重量百分比為0.9-1.3%，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(zhì)量，簡化制造工藝，優(yōu)選的，Ti的重量百分比為1.0-1.2%，更為 優(yōu)選的，Ti的重量百分比為1.1%。
[0018] Cu:l-5〇/〇 Cu(銅）不誘鋼中添加 Cu含量超過一定比例后，施W合理的時效熱處理，可W使基體中 彌散析出富銅相，從而賦予材料具有抗菌性能?；吭礁?，越容易得到具有抗菌性的富銅 相，但是隨著Cu含量的提高，不誘鋼的彈性和熱加工性能變差，因此本發(fā)明添加1-5%重量