[发明专利]一种高韧性不锈钢咖啡壶材料及其制备方法

说明书

技术领域

 本发明涉及咖啡壶材料技术领域，具体涉及一种高韧性不锈钢咖啡壶材料及其制备方法。

背景技术

咖啡壶是一种冲煮咖啡的器具，随着人们生活水平的提高，咖啡壶的使用范围越来越广，咖啡壶的种类也越来越多，有不锈钢咖啡壶、塑料咖啡壶、玻璃咖啡壶等，不锈钢咖啡壶由于具有较高的强度、韧性、耐磨性、耐热性和耐腐蚀性，是市场上的主要销售种类。

由于咖啡壶的使用环境比较特殊，不锈钢咖啡壶需要具有较高韧性的不锈钢材料制造，高韧性不锈钢材料的研究也越来越多。

申请号为201110363876.9中国发明专利公开了一种高Cr铁素体不锈钢及其制造方法，添加了Mo、Ni改善耐腐蚀性能，并采用了Nb、Ti双稳定化，但其Ni含量较低，且未添加V，韧性不足；日本专利JP05320764A和JP08253813A采用了较高的Cr含量以改善耐腐蚀性，但未添加Ni和V来改善韧性。欧洲专利EP0097254（A2）虽然添加了Ni，但也同时添加了大量的Cu和Zr，未添加V以改善韧性。

通过以上专利对比分析可知，现有技术中的不锈钢还不能完全满足目前使用和制造的要求，主要问题在于韧性高相应的不锈钢成本也增高，而低成本的不锈钢韧性普遍较差，因此需要开发一种高韧性且成本低廉的不锈钢材料。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种高韧性不锈钢咖啡壶材料，该材料具有较高的韧性，成本低，且还具有较高的强度、硬度、耐磨性、耐热性和耐腐蚀性，综合性能优异。

本发明的另一目的在于提供一种高韧性不锈钢咖啡壶材料的制备方法，该制备方法与本发明的材料配合使用，可以发挥材料的最佳性能，工艺简单，操作控制方便，质量稳定，生产效率高，可大规模工业化生产。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种高韧性不锈钢咖啡壶材料，其化学成分包括以下重量百分比的元素：C：0.006~0.01%、N：0.001~0.005%、Si：0.01~0.05%、Mn：0.1~0.5%、Cr：12~16%、Ni：0.5~1.5%、Mo：0.1~0.5%、V：0.05~0.25%、Re：0.02~0.08%、Nb：0.02~0.08%、Ti：0.08~0.12%、余量为铁和杂质。

优选的，其化学成分包括以下重量百分比的元素：C：0.007~0.009%、N：0.002~0.004%、Si：0.02~0.04%、Mn：0.2~0.4%、Cr：13~15%、Ni：0.8~1.2%、Mo：0.2~0.4%、V：0.1~0.2%、Re：0.03~0.07%、Nb：0.03~0.07%、Ti：0.09~0.11%、余量为铁和杂质。

更为优选的，其化学成分包括以下重量百分比的元素：C：0.008%、N：0.003%、Si：0.03%、Mn：0.3%、Cr：14%、Ni：1%、Mo：0.3%、V：0.15%、Re：0.05%、Nb：0.05%、Ti：0.1%、余量为铁和杂质。

本发明的一种高韧性不锈钢咖啡壶材料的成分设计理由如下：

C：0.006~0.01%

C（碳）容易与钢中的Cr、Nb、Ti等结合而形成碳化物，例如，当在晶粒间界存在有Cr碳化物时，由于Cr在奥氏体中的扩散速度较慢，会在晶界附近产生Cr耗尽层，使得材料的韧性和耐腐蚀性降低，因此，为了避免C过高造成材料的韧性和耐腐蚀性下降，C的重量百分比应控制在0.01%以下。C在不锈钢中是不受欢迎的，但又没有办法完全避免，之所以没有办法完全避免是因为大气中含有很高的C，且炼钢用原材料铬、废钢等中也含有C，在冶炼过程中虽然能够去除部分和大部分C，但若要完全去除则是非常困难的，且不锈钢中C越低，不锈钢成本越高；C是强力的奥氏体生成元素，因此使金属组织中的马氏体相的比例增加，C可以发挥固溶强化效果，以间隙固溶体的形式熔入晶格结构中，从而产生了向其中引入应变，以强化间隙固溶体的作用；此外，C具有形成科特雷耳气团以使金属组织中的位错得到固着的作用，从而提高材料的强度，因此，为了节省材料的成本及提高材料的强度，C的重量百分比应控制在0.006%以上。本发明中C的重量百分比为0.006~0.01%，既可以满足材料的韧性和耐腐蚀性要求，又可以保证材料的成本及强度，优选的，C的重量百分比为0.007~0.009%，更为优选的，C的重量百分比为0.008%。

N：0.001~0.005%