[发明专利]一种高塑性环保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，具体涉及一种高塑性环保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韧性、强度、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塑性的不锈钢材料制造，而现有技术中的不锈钢材料还不能完全满足目前使用和制造的要求，存在塑性差、不环保等缺点，因此需要开发一种高塑性且环保的不锈钢材料。

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塑性环保不锈钢咖啡壶材料，该不锈钢咖啡壶材料具有较高的塑性，环保，且还具有较高的强度、韧性、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塑性环保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，生产环保，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：一种高塑性环保不锈钢咖啡壶材料，其化学成分包括以下重量百分比的元素：C：0.21-0.25%、N：0.02-0.06%、Si：0.8-1.2%、Mn：1.6-2.0%、Cr：9-11%、Ni：5-7%、Mo：0.6-1.0%、Nb：0.2-0.6%、Ti：0.5-0.9%、Bi：0.1-0.5%、Al：0.04-0.08%、B：0.001-0.005%、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：0.22-0.24%、N：0.03-0.05%、Si：0.9-1.1%、Mn：1.7-1.9%、Cr：9.5-10.5%、Ni：5.5-6.5%、Mo：0.7-0.9%、Nb：0.3-0.5%、Ti：0.6-0.8%、Bi：0.2-0.4%、Al：0.05-0.07%、B：0.002-0.004%、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：0.23%、N：0.04%、Si：1.0%、Mn：1.8%、Cr：10%、Ni：6%、Mo：0.8%、Nb：0.4%、Ti：0.7%、Bi：0.3%、Al：0.06%、B：0.003%、余量为铁和杂质。

本发明的高塑性环保不锈钢咖啡壶材料的化学成分设计理由如下：

C：0.21-0.25%

C（碳）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，为了有效地提高材料的强度，C的重量百分比应控制在0.21%以上。然而，C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0.25%以下。本发明中C的重量百分比为0.21-0.25%，既可以满足材料的强度要求，又可以保证材料的韧性和耐腐蚀性，优选的，C的重量百分比为0.22-0.24%，更为优选的，C的重量百分比为0.23%。

N：0.02-0.06%

N（氮）是形成奥氏体的最强有效元素之一，与C一样，N也是以强化间隙固溶体的元素，并且也是形成科特雷耳气团的元素；此外，N还可以与钢中的Cr或Mo结合以形成簇合物，从而产生提高强度的作用，为了通过加入N有效地使奥氏体相稳定，并且通过形成Mo-N簇合物有效地使材料的强度提高，N的重量百分比应控制在0.02%以上。但是，N在奥氏体相中的固溶程度受到限制，加入较大量的N时，在铸造钢时会产生气孔，虽然通过加入与N具有高亲和力的元素（如Cr或Mn）来提高其固溶的限度，可在某种程度上抑制这种现象，但是当加入过多的这样的元素时，在钢被熔融时需要对环境条件（如温度等）进行控制，使成本增加，因此，为了避免N过高增加熔融和铸造的难度，N的重量百分比应控制在0.06%以下。本发明中N的重量百分比为0.02-0.06%，既可以满足材料的强度要求，又可以保证材料的加工性能，优选的，N的重量百分比为0.03-0.05%，更为优选的，N的重量百分比为0.04%。