CN103540864A - 一种耐腐蚀不锈钢咖啡壶材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及不锈钢材料及其制备技术领域，尤其涉及一种耐腐蚀不锈钢咖啡壶材料及其制备方法，耐腐蚀不锈钢咖啡壶材料由以下质量百分比的化学成分组成：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%，其余为Fe和不可避免的杂质元素。本发明的耐腐蚀不锈钢咖啡壶材料具有较强的机械加工性能、耐腐蚀性和抗菌性。

Description

一种耐腐蚀不锈钢咖啡壶材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及不锈钢材料及其制备技术领域，尤其涉及一种耐腐蚀不锈钢咖啡壶材料及其制备方法。

背景技术

随着冶金工业的快速发展及日常生活水平的提高，不锈钢的使用量大大增加，大量美观、耐用的不锈钢制品已经走入民用消费领域，其中，器皿、厨房用品中不锈钢的使用量占了绝大多数。不锈钢（Stainless Steel）指耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢，又称不锈耐酸钢。实际应用中，常将耐弱腐蚀介质腐蚀的钢称为不锈钢，而将耐化学介质腐蚀的钢称为耐酸钢。目前，不锈钢咖啡壶由于具有优越耐磨性和强韧性，良好的可加工性，外观精美性及无毒无害性，而在市面上倍受推广。然而，大多数咖啡壶在耐蚀性上存在问题，例如因孔蚀和生锈等腐蚀而产生的表面特性的劣化等问题。

中国发明专利 CN101338403 公开了一种节镍含锰氮奥氏体不锈钢，其 C 优选为0.04 ～ 0.06％ ；Mn 优选为 9.0 ～ 10.0％ ；Cr 优选为 15.5 ～ 16.0％ ；Ni 含量与中国发明专利申请CN1129259和中国发明专利申请CN1772942 相比则进一步降低，优选为 1.8 ～ 2.0％。发明称该节镍含锰氮奥氏体不锈钢具有在一般大气环境下能替代 18-8 型不锈钢，且节镍，成本低廉，热塑性好，易于加工的特点。此外，中国发明专利 CN101545078 公开了一种室温机械性能优良的节镍型亚稳奥氏体不锈钢，成分上含 Cr ：15.0 ～ 17.0％、Ni ：1.50 ～ 2.50％、N ：0.15 ～ 0.30％，在不同状态下，材料室温屈服强度为 400 ～ 1370MPa，室温抗拉强度为 860 ～ 1700MPa，室温延伸率为15 ～ 65％，可部分替代 AISI304 使用于弱腐蚀性环境。欧洲发明专利 EP593158 提出了一种含Cu含N的Cr-Ni-Mn奥氏体不锈钢，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，该合金的冷加工硬化低于 201，耐蚀性则接近 430。上述发明专利提出的材料中 Cr 含量都低于 304 奥氏体不锈钢，同时添加了较高含量的不利于耐腐蚀性的 Mn，因此导致耐蚀性显著低于 304 奥氏体不锈钢。

为了提高耐腐蚀性能，中国发明专利 CN101148740 在材料中添加了 0~3％ Mo，同时控制 Cr 含量在 16 ~18％，N 含量 0.1~ 0.4％，而 Ni 含量降低到 0~2％，但是成分中Mn 含量仍高达 14~19％ ；同样地，中国发明专利 CN101381852 在材料中添加了 0.001~0.3％ Mo，以提高耐腐蚀性能，但是该发明中 Mn 含量仍高达 12.1~14.8％，同时材料中 N含量高达 0.2~0.45％，材料的冶炼和加工难度都较大。欧洲发明专利 EP1690957 中 Mn 含量控制在 7~8.5％，Cr 含量达到 16.5~18％，同时添加 0.1~0.5％的 Mo，材料可以获得与 304 奥氏体接近的耐蚀性，但是合金中 Ni 含量较高，为 3.5~ 4.5％，使合金的原材料成本与 304 奥氏体不锈钢相比差别不大。

另外，对于消费者来说，除了价格和耐用性是人们考虑不锈钢制品选购的两大因素，而抗菌性随着人们保健意识的加强也被作为重要因素之一。

对于抗菌性能，主要通过在钢中加入铜和银等元素来实现。申请号为200410047238.6的专利申请提出在节镍型奥氏体不锈钢中加入1.5-2.9%的铜来达到抗菌效果，但由于单独铜离子的抗菌能力有限（约为同等重量银离子的1%），因此铜的加入量比较高，2-5%的铜含量使钢的热塑性恶化，从而造成使用性能下降，且铜加入后必须通过高温时效处理才能起到抗菌作用，导致生产成本上升；申请号为200510013238.9的专利申请通过在节镍节铬奥氏体不锈钢中加入铜和少量银来满足抗菌要求，但由于镍含量和铬含量偏低，不锈钢的耐腐蚀能力较弱，不锈钢的使用范围受到限制。

综上，亟需开发一种兼具抗菌效果好和耐腐蚀能力强的不锈钢材料。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，而提供一种兼具抗菌效果好和耐腐蚀能力强的耐腐蚀不锈钢咖啡壶材料。

本发明的另一目的在于提供一种耐腐蚀不锈钢咖啡壶材料的制备方法。

本发明是通过以下技术方案来实现的。

一种耐腐蚀不锈钢咖啡壶材料，它由以下质量百分比的化学成分组成：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%，La 0.03～0.08%，其余为Fe和不可避免的杂质元素。

优选的，一种耐腐蚀不锈钢咖啡壶材料，它由以下质量百分比的化学成分组成：C 0.03～0.05%，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 0.28~0.34%，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%，其余为Fe和不可避免的杂质元素。

更为优选的，一种耐腐蚀不锈钢咖啡壶材料，它由以下质量百分比的化学成分组成：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%，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%，其余为Fe和不可避免的杂质元素。

Si（硅）和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用。且在炼钢过程中加Si（硅）可作为还原剂和脱氧剂，另外Si能显著提高钢的弹性极限、屈服点和抗拉强度，但硅量的增加，会降低钢的焊接性能，因此将Si的加入量控制在0.80～1.20%，可保证不锈钢的抗腐蚀性、强度和焊接性能，保证强度可提高15-20%。

Mn（锰）作为一种弱奥氏体形成元素，在镍含量下降的情况下，适当的锰加入量可以提高镍当量，但锰量增高，会减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能，因此将Mn的含量控制在0.60～1.00%。

Ni（镍）是杰出的耐腐蚀材料，也是合金钢的主要合金化元素，Ni可以促进不锈钢钝化膜的稳定性，可提高钢的耐蚀性；另外Ni可显著提高不锈钢热力学稳定性，因此不锈钢中Ni和Cr（铬）共存，可以显著提高不锈钢的耐蚀性，由于镍是较稀缺的资源，价格昂贵，在保证基本组织形态的前提下，将Ni控制在2.00～3.00%。

Cr（铬）是影响不锈钢耐蚀性的最大的元素，Cr含量的高低决定了不锈钢的耐腐蚀性，在保持Ni/Cr当量平衡的前提下，适当提高Cr的加入量至16.00～20.00%的范围，可提高不锈钢的耐蚀性。

钢中加入微量的B（硼）就可改善钢的致密性和热轧性能，因此B的加入量控制在0.0001～0.002%的范围内即可提高强度。 

V（钒）是钢的优良脱氧剂，钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力，且钢中加0.40～0.60%的钒可细化组织晶粒，提高强度和韧性。

Mo（钼）在奥氏体不锈钢中的主要作用是提高钢的耐还原性介质的腐蚀性能和耐点腐蚀、耐缝隙腐蚀等的性能。

W（钨）熔点高，比重大，是贵生的合金元素，钨与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性，加入0.25~0.35%的W，有效防止不锈钢咖啡壶制品变形。

N(氮) 作为间隙元素的氮固溶强化作用很强，其作用除代替部分镍以节约贵重的镍元素外，主要是作固溶强化元素提高奥氏体不锈钢的强度，同时，氮提高钢的耐腐蚀性能，特别是耐局部腐蚀，比如耐晶界腐蚀、点腐蚀和缝隙腐蚀等。

S、P作为有害元素，S使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹，另外，S对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性；P增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。因此，在兼顾冶炼设备能力和钢材性能的情况下，将S、P含量控制在S≤0.004%和P≤0.014%。

Cu（铜）既是重要的抗菌合金元素，同时它又是作为显著降低铬镍奥氏体不锈钢的冷作硬化倾向，提高冷加工成形能力的一种重要合金元素。铜与钼相配合，进一步提高含钼奥氏体不锈钢在还原性介质中的耐蚀性。铜的加入使铬镍奥氏体不锈钢的室温强度降低，而塑性提高。特别是对影响铬镍奥氏体不锈钢冷成形性的几个重要参数，如加工硬化系数(n 值)、塑性应变比(r值)、杯突深度值(E 值) 和锥形杯突值(CCV 值) 有显著作用，随着钢中铜含量增加，n 值、r 值和E值等均增大，而CCV 值减小，因此铜可显著改善铬镍奥氏体不锈钢的冷成型性。在本发明中，铜首先是作为抗菌基本元素加入到不锈钢之中，当Cu ＜1.00％时，马氏体不锈钢的抗菌效果不明显；Cu ＜ 2.00％时，抗菌效果仍不理想；当Cu ＞ 3.50％时，节镍型奥氏体复合抗菌不锈钢的热加工性变得较为困难。因此将Cu的加入量控制在 2.50～3.50%的范围内，保证不锈钢具有较佳的耐蚀性、抗菌效果和加工性能。

Ag（银）是作为非常重要的抗菌合金元素的有效补充而添加到不锈钢中，Ag 的抗菌机理为：1）银离子与细胞膜和膜蛋白结合，破坏细菌立体结构，致使细菌死亡；2）银能将氧催化成活性氧，活性氧具有杀菌能力。银抗菌能力是铜的100倍，且无需时效处理，加入银的合金成本被合金加入量的减少和工艺成本的降低部分抵消。另外，铜元素起抗菌作用的是通过高温时效过程在基体中弥散析出ε-Cu相产生抗菌效果，ε-Cu可以促进银离子在钢表面钝化膜的穿越能力，形成复合抗菌机制，并且将Ag 的加入量控制在0.25～0.35%的范围，使Ag：Cu=1：10，能显著提高杀菌速度，最大限度达到抗菌效果。

Ce（铈）的性质较为活泼，易于其他阴离子形成钝化层，使不锈钢抗蚀性提高。铈对非金属夹杂有一定的净化作用，亦会使其基体纯净而减少原电池作用。然而，稀土化合物与基体的电极电位存在差异，加之腐蚀溶液作为电解质的存在，使其构成原电池从而耐蚀性降低，故而稀土元素对不锈钢耐蚀性的影响为此两方面影响相互作用的结果。稀土元素铈在0%含量至0.012%其增加不锈钢的耐蚀性的效果占主要影响，而在0.8%的含量时其降低耐蚀性的方面占主要作用。因此将Ce 的加入量控制在0.001～0.012%的范围，不锈钢的耐蚀性最佳。另外，铈可赋予不锈钢抗菌性，因为稀土元素在一定累积浓度下可以表现出生理毒性，且其在影响大肠杆菌等细菌的生理代谢阶段时，以对稳定生长期的影响尤为突出，使细胞结构遭到破坏，缩短细胞的生命周期，使细菌较无抗菌材料加入的情况下提前裂解，促进细菌的衰亡过程。

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, 有效的减少了碳化物在晶界的偏聚。同时其具有变质作用, 加入到钢中，在铸造时冷却过程中增加了形核率， 从而达到细化晶粒的作用。不锈钢组织影响主要表现为细化晶粒，减少碳化物偏聚。稀土元素La加入后组织均匀性增加， 碳化物聚集减轻，还可以净化晶界，均使得钢的基体形成腐蚀微电池的可能性减小；同时， 在快速冷却的条件下，稀土元素La 可以少量的固溶于基体中，提高基体的电极电位，从而提高钢的耐腐蚀性。将稀土元素La加入量控制在0.03～0.08%的范围内，有效提高不锈钢的耐腐蚀性。

其中，所述杂质的含量≤0.09%。杂质的存在可能使不锈钢成分不均匀，使不锈钢表面的电极电位不一致，导致电化学腐蚀，因此控制不锈钢铸件中的杂质的含量≤0.09%，可增加不锈钢的耐腐蚀性能。

其中，设La 和Ce 的总计的浓度为(A)、S浓度为(B) 时，满足以下的(1) 式的关系：

0.0009％ +10(B)％≤ (A)％≤ 0.02％ +18(B)％ (1)，

            其中，(A) 的单位是质量百分比，(B) 的单位是质量百分比。

这是包含La 及Ce 中的硫化物的难水溶性的程度受到不锈钢中S 浓度的影响的结果。在钢的成分超出上述(1) 式的范围时，耐蚀性略微降低。

即，在La 和Ce 的总计浓度相对于S 浓度少时，由于包含La 及Ce 中的两者的硫化物形成得不充分，不能够充分抑制MnS 生成，所以MnS 成为孔蚀的发生起点；另一方面，在La 和Ce 的总计浓度相对于S 浓度过量时，包含La 及Ce 中的两者的氧化物大量地生成，进而形成复合硫化物而成的粗大的夹杂物。该由氧化物和硫化物构成的夹杂物由于是数μm 以上的粗大的物质，所以成为孔蚀的发生起点。

即，上述(1) 式的下限是指实现以下效果所需的La 和Ce 的总计浓度，通过复合添加La 及Ce，抑制水溶性的MnS 析出，充分地生成难溶性的包含La 及Ce 中的两者的硫化物，在所述孔蚀电位试验中抑制孔蚀；另一方面，认为上述(1) 式的上限对应于以下内容：如果复合地过量添加La 及Ce，则产生包含硫化物及氧化物的数μm 以上的粗大的包含氧化物的复合氧化夹杂物，成为孔蚀的起点。

因此，通过以满足上述(1) 式的方式调整La、Ce、S 这3个成分的含量，能够得到更良好的耐蚀性。

上述耐腐蚀不锈钢咖啡壶材料的制备方法，包括以下制备步骤：

a、将铸铁在真空感应炉中进行熔炼，待铸铁开始融化时，加入16.00～20.00%的Cr元素，在铸铁完全融化时，加入W 0.25~0.35%、V 0.40～0.60%、Mo 3.00~4.50%，铸铁完全融化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%，其余为Fe和不可避免的杂质元素，将钢水溶液在金属型内浇铸成自耗电极；

b、将浇铸好的自耗电极进行真空电弧重熔精炼或电渣重熔精炼，进一步降低杂质元素的含量和熔炼缺陷，并减少合金元素的偏析，制成电渣锭，熔体浇铸温度为 1560~1700℃；

c、将电渣锭制成不锈钢片，接着将不锈钢片依次进行热锻、第一次退火和第二次退火，热锻的保温温度为1060℃～ 1280℃，始锻温度1040℃～ 1240℃，终锻温度≥ 900℃，热锻保温6~7h后将不锈钢片进行第一退火和第二次退火，第一次退火中先将不锈钢片在退火炉中保温900±10℃，保温23~26小时，然后以48~55℃/h的速度冷却到150℃±50℃后再空冷至常温，第二次退火中先将不锈钢片在退火炉中保温700±10℃，保温1~3小时，然后以18~25℃/h的速度冷却到150℃±50℃后再空冷至常温，制得不锈钢基体；

d、在不锈钢基体中加入Ag 0.25～0.35%，Cu 2.50～3.50%，在真空感应电炉中进行熔炼，在浇铸前，将小于10mm的颗粒状Ce及La，按Ce 0.001～0.012%和La 0.03～0.08%的质量百分比所组成的复合变质孕育剂用薄铁皮包好，经烘烤后置放于钢水浇包的底部，用包内冲入法对冶炼好的不锈钢水进行变质孕育处理，将经过包内变质孕育处理过的不锈钢水浇铸成耐腐蚀不锈钢咖啡壶材料试棒，熔体浇铸温度为1620~1740℃；在不锈钢冶炼后期适时加入稀土合金，可降低稀土元素的损失。

e、对耐腐蚀不锈钢咖啡壶材料试棒进行固溶处理，固溶处理温度为1120 ～ 1160℃，保温时间为3~5h，保温后用油将其冷却至室温。固溶处理可以有效提高不锈钢铸件的耐腐蚀性能，随着固溶热处理温度的升高和保温时间的延长， 不锈钢组织趋于均匀分布，不锈钢中的碳也得以固溶。

其中，所述步骤d中，烘烤的温度为180~220℃，利于将复合变质孕育剂烘干。

其中，所述步骤d中，复合变质孕育剂加入量为不锈钢水重量的0.4~0.6%，0.4~0.6%的复合变质孕育剂可使不锈钢水得到较充分的变质孕育处理，变质孕育处理效果好。

本发明的有益效果为：本发明的耐腐蚀不锈钢咖啡壶材料，在钢中加入稀土元素Ce和La，可以降低钢液中的氧元素与硫元素使其成品钢中的杂质减少，同时减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减少，消除了晶界上的磷元素，这就使得晶界表面磷元素和磷铁化合物进一步减少，可以使钢的热轧性大大增加；且Ce和 La的加入量分别控制在0.001～0.012%和0.03～0.08%，大大提高了不锈钢的耐腐蚀性。

另外，Ce可赋予不锈钢抗菌性，因为稀土元素Ce在一定累积浓度下可以表现出生理毒性，且其在影响大肠杆菌等细菌的生理代谢阶段时，以对稳定生长期的影响尤为突出，使细胞结构遭到破坏，缩短细胞的生命周期，使细菌较无抗菌材料加入的情况下提前裂解，促进细菌的衰亡过程，保证不锈钢的优良抗菌效果。

本发明在钢中加入Ag和Cu以增强不锈钢的抗菌效果，且加入量分别为 Ag 0.25～0.35%和Cu 2.50～3.50%，使Ag：Cu=1：10，能显著提高杀菌速度，最大限度达到抗菌效果。

本发明的制备方法包括钢锭重熔法、包内冲入法和固溶处理等步骤，操作控制方便，质量稳定，保证不锈钢产品组织致密，表面光洁，同时在铸造时防止产生裂纹及其他缺陷，可提高铸件的耐腐蚀性能。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1。

本实施例的一种耐腐蚀不锈钢咖啡壶材料，包括以下制备步骤：

a、将铸铁在真空感应炉中进行熔炼，待铸铁开始融化时，加入16.00%的Cr元素，在铸铁完全融化时，加入W 0.25%、V 0.40%、Mo 3.00%，铸铁完全融化65min后加入C 0.03%、Cr 16.00%、Si 0.80%、Mn 0.60%、Ni 2.00%，B 0.0001%、N 0.18%，S≤0.004%，P≤0.014%，其余为Fe和不可避免的杂质元素，将钢水溶液在金属型内浇铸成自耗电极；

b、将浇铸好的自耗电极进行真空电弧重熔精炼或电渣重熔精炼，进一步降低杂质元素的含量和熔炼缺陷，并减少合金元素的偏析，制成电渣锭，熔体浇铸温度为 1560℃；

c、将电渣锭制成不锈钢片，接着将不锈钢片依次进行热锻、第一次退火和第二次退火，热锻的保温温度为1060℃，始锻温度1040℃，终锻温度≥ 900℃，热锻保温6h后将不锈钢片进行第一退火和第二次退火，第一次退火中先将不锈钢片在退火炉中保温890℃，保温23小时，然后以48℃/h的速度冷却到100℃后再空冷至常温，第二次退火中先将不锈钢片在退火炉中保温690℃，保温1小时，然后以18℃/h的速度冷却到100℃后再空冷至常温，制得不锈钢基体；

d、在不锈钢基体中加入Ag 0.25%，Cu 2.50%，在真空感应电炉中进行熔炼，在浇铸前，将小于10mm的颗粒状铈（Ce）及镧 (La)，按Ce 0.001%和La 0.03%的质量百分比所组成的复合变质孕育剂用薄铁皮包好，经烘烤后置放于钢水浇包的底部，烘烤的温度为180℃，用包内冲入法对冶炼好的不锈钢水进行变质孕育处理，复合变质孕育剂加入量为不锈钢水重量的0.4%，将经过包内变质孕育处理过的不锈钢水浇铸成耐腐蚀不锈钢咖啡壶材料试棒，熔体浇铸温度为1620℃； 

e、对耐腐蚀不锈钢咖啡壶材料试棒进行固溶处理，固溶处理温度为1120℃，保温时间为3h，保温后用油将其冷却至室温。

实施例2。

本实施例的一种耐腐蚀不锈钢咖啡壶材料，包括以下制备步骤：

a、将铸铁在真空感应炉中进行熔炼，待铸铁开始融化时，加入18.00%的Cr元素，在铸铁完全融化时，加入W 0.30%、V 0.50%、Mo 3.75%，铸铁完全融化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%，其余为Fe和不可避免的杂质元素，将钢水溶液在金属型内浇铸成自耗电极；

b、将浇铸好的自耗电极进行真空电弧重熔精炼或电渣重熔精炼，进一步降低杂质元素的含量和熔炼缺陷，并减少合金元素的偏析，制成电渣锭，熔体浇铸温度为 1630℃；

c、将电渣锭制成不锈钢片，接着将不锈钢片依次进行热锻、第一次退火和第二次退火，热锻的保温温度为1170℃，始锻温度1140℃，终锻温度≥ 900℃，热锻保温6.5h后将不锈钢片进行第一退火和第二次退火，第一次退火中先将不锈钢片在退火炉中保温900℃，保温24小时，然后以50℃/h的速度冷却到150℃后再空冷至常温，第二次退火中先将不锈钢片在退火炉中保温700℃，保温2小时，然后以22℃/h的速度冷却到150℃后再空冷至常温，制得不锈钢基体；

d、在不锈钢基体中加入Ag 0.30%，Cu 3.00%，在真空感应电炉中进行熔炼，在浇铸前，将小于10mm的颗粒状铈（Ce）及镧 (La)，按Ce 0.006%和La 0.06%的质量百分比所组成的复合变质孕育剂用薄铁皮包好，经烘烤后置放于钢水浇包的底部，烘烤的温度为200℃，用包内冲入法对冶炼好的不锈钢水进行变质孕育处理，复合变质孕育剂加入量为不锈钢水重量的0.5%，将经过包内变质孕育处理过的不锈钢水浇铸成耐腐蚀不锈钢咖啡壶材料试棒，熔体浇铸温度为1680℃；

e、对耐腐蚀不锈钢咖啡壶材料试棒进行固溶处理，固溶处理温度为1140℃，保温时间为4h，保温后用油将其冷却至室温。

实施例3。

本实施例的一种耐腐蚀不锈钢咖啡壶材料，包括以下制备步骤：

a、将铸铁在真空感应炉中进行熔炼，待铸铁开始融化时，加入20.00%的Cr元素，在铸铁完全融化时，加入W 0.35%、V 0.60%、Mo 4.50%，铸铁完全融化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%，其余为Fe和不可避免的杂质元素，将钢水溶液在金属型内浇铸成自耗电极；

b、将浇铸好的自耗电极进行真空电弧重熔精炼或电渣重熔精炼，进一步降低杂质元素的含量和熔炼缺陷，并减少合金元素的偏析，制成电渣锭，熔体浇铸温度为 1700℃；

c、将电渣锭制成不锈钢片，接着将不锈钢片依次进行热锻、第一次退火和第二次退火，热锻的保温温度为1280℃，始锻温度1240℃，终锻温度≥ 900℃，热锻保温h后将不锈钢片进行第一退火和第二次退火，第一次退火中先将不锈钢片在退火炉中保温910℃，保温26小时，然后以55℃/h的速度冷却到200℃后再空冷至常温，第二次退火中先将不锈钢片在退火炉中保温710℃，保温3小时，然后以25℃/h的速度冷却到200℃后再空冷至常温，制得不锈钢基体；

d、在不锈钢基体中加入Ag 0.35%，Cu3.50%，在真空感应电炉中进行熔炼，在浇铸前，将小于10mm的颗粒状铈（Ce）及镧 (La)，按Ce 0.012%和La 0.08%的质量百分比所组成的复合变质孕育剂用薄铁皮包好，经烘烤后置放于钢水浇包的底部，烘烤的温度为220℃，用包内冲入法对冶炼好的不锈钢水进行变质孕育处理，复合变质孕育剂加入量为不锈钢水重量的0.6%，将经过包内变质孕育处理过的不锈钢水浇铸成耐腐蚀不锈钢咖啡壶材料试棒，熔体浇铸温度为1740℃；

e、对耐腐蚀不锈钢咖啡壶材料试棒进行固溶处理，固溶处理温度为1160℃，保温时间为5h，保温后用油将其冷却至室温。

检测制得的耐腐蚀不锈钢咖啡壶材料，各项性能测试指标如表1、表2和表3所示。

实施例1~实施例3制成的耐腐蚀不锈钢咖啡壶材料的机械性能测试指标见表1。 

表1

。

从表1可以看出，实施例1~实施例3制成的耐腐蚀不锈钢咖啡壶材料的加工性能好，易于加工成型各种外形的咖啡壶，且机械强度高，制品较耐用。

对实施例1、2、3分别在10% NaCl溶液、10% H₂SO₄ 溶液、10% NaOH溶液环境下，在室温条件下进行耐腐蚀性能测试，耐腐蚀性能测试结果见表2。

表2

。

从表2可以看出，实施例1~实施例3制成耐腐蚀不锈钢咖啡壶材料在酸、碱及Cl离子溶液中的腐蚀速率极低，耐腐蚀性佳，可在多种环境中适用，实用性高。

抗菌性能测试按照JIS Z2801-2000《抗菌性能试验方法和抗菌效果执行》，抗菌性能测试结果见表3。

表3

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从表3可以看出，实施例1~实施例3制成耐腐蚀不锈钢咖啡壶材料在抗菌性试验中，24小时对大肠杆菌的抗菌率高达99.95%，具有良好的抗菌性。

综上，从实施例1~实施例3制成耐腐蚀不锈钢咖啡壶材料的各项性能测试指标可知，本发明的耐腐蚀不锈钢咖啡壶材料具备优良的机械加工性能、耐腐蚀性和抗菌性，制成的耐腐蚀不锈钢咖啡壶尺寸精度高、结构稳定性强，且耐腐蚀性强、适用环境范围广，使用寿命长，且抗菌性佳、使用卫生，保证用户的健康，利于提高市场推广度。

最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (8)

1.一种耐腐蚀不锈钢咖啡壶材料，其特征在于：它由以下质量百分比的化学成分组成：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%，La 0.03～0.08%，其余为Fe和不可避免的杂质元素。

2.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀不锈钢咖啡壶材料，其特征在于：它由以下质量百分比的化学成分组成：C 0.03～0.05%，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 0.28~0.34%，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%，其余为Fe和不可避免的杂质元素。

3.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀不锈钢咖啡壶材料，其特征在于：它由以下质量百分比的化学成分组成：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%，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%，其余为Fe和不可避免的杂质元素。

4.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀不锈钢咖啡壶材料，其特征在于：设La 和Ce 的总计的浓度为(A)、S浓度为(B) 时，满足以下的(1) 式的关系：

0.0009％ +10(B)％≤ (A)％≤ 0.02％ +18(B)％ (1)，

          其中，(A) 的单位是质量百分比，(B) 的单位是质量百分比。

5.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀不锈钢咖啡壶材料，其特征在于：所述杂质的含量≤0.09%。

6.权利要求1~5任意一项所述的一种耐腐蚀不锈钢咖啡壶材料的制备方法，其特征在于：包括以下制备步骤：

a、将铸铁在真空感应炉中进行熔炼，待铸铁开始融化时，加入16.00～20.00%的Cr元素，在铸铁完全融化时，加入W 0.25~0.35%、V 0.40～0.60%、Mo 3.00~4.50%，铸铁完全融化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%，其余为Fe和不可避免的杂质元素，将钢水溶液在金属型内浇铸成自耗电极；

b、将浇铸好的自耗电极进行真空电弧重熔精炼或电渣重熔精炼，制成电渣锭，熔体浇铸温度为 1560~1700℃；

c、将电渣锭制成不锈钢片，接着将不锈钢片依次进行热锻、第一次退火和第二次退火，热锻的保温温度为1060℃～ 1280℃，始锻温度1040℃～ 1240℃，终锻温度≥ 900℃，热锻保温6~7h后将不锈钢片进行第一退火和第二次退火，第一次退火中先将不锈钢片在退火炉中保温900±10℃，保温23~26小时，然后以48~55℃/h的速度冷却到150℃±50℃后再空冷至常温，第二次退火中先将不锈钢片在退火炉中保温700±10℃，保温1~3小时，然后以18~25℃/h的速度冷却到150℃±50℃后再空冷至常温，制得不锈钢基体；

d、在不锈钢基体中加入Ag 0.25～0.35%，Cu 2.50～3.50%，在真空感应电炉中进行熔炼，在浇铸前，将小于10mm的颗粒状Ce及La，按Ce 0.001～0.012%和La 0.03～0.08%的质量百分比所组成的复合变质孕育剂用薄铁皮包好，经烘烤后置放于钢水浇包的底部，用包内冲入法对冶炼好的不锈钢水进行变质孕育处理，将经过包内变质孕育处理过的不锈钢水浇铸成耐腐蚀不锈钢咖啡壶材料试棒，熔体浇铸温度为1620~1740℃；

e、对耐腐蚀不锈钢咖啡壶材料试棒进行固溶处理，固溶处理温度为1120 ～ 1160℃，保温时间为3~5h，保温后用油将其冷却至室温。

7.根据权利要求6所述的一种耐腐蚀不锈钢咖啡壶材料的制备方法，其特征在于：所述步骤d中，烘烤的温度为180~220℃。

8.根据权利要求7所述的一种耐腐蚀不锈钢咖啡壶材料的制备方法，其特征在于：所述步骤d中，复合变质孕育剂加入量为不锈钢水重量的0.4~0.6%。