CN108998736A - 一种耐磨耐腐蚀不锈钢杯材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐磨耐腐蚀不锈钢杯材料，它由以下质量百分比的化学成分组成：C 0.35‑0.55％，Si 0.75‑1.15％，Mn 0.80‑1.20％，Cr 5.50‑8.50％，Cu 0.55‑0.85%，Mo 0.18‑0.38％，V 0.20‑0.40％，Co 0.02‑0.06％，Nb 0.03‑0.05%，Ti 0.02‑0.04%，Ce 0.01‑0.03%，Yb 0.0010‑0.0040%，B 0.0010‑0.0035%，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明的不锈钢杯材料具有较高耐磨性、耐腐蚀性，成本低，且还有较好的抗菌性能、强度、硬度和耐热性，综合性能优异。

Description

一种耐磨耐腐蚀不锈钢杯材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及不锈钢杯材料技术领域，具体涉及一种耐磨耐腐蚀不锈钢杯材料及其制备方法。
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，不锈钢杯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，大多数不锈钢杯在耐蚀性上存在问题，并且存在耐磨性不足问题。
因此，提供一种具有耐磨耐腐蚀不锈钢杯材料就显得尤为重要。
经对现有技术进行检索，在中国发明专利申请98114350.4(申请日1998年9月28日)公开了一种铁基铸造耐磨耐蚀合金，其合金成分的重量百分数为：C 1.5％～3.0％，Cr10％～20％，Mo 1％～3％，Si 0.5％～2.0％，Mn 0.5％～3.0％，Ni 2％～4％，Fe余量，该发明兼具较高耐磨和耐蚀性。但是这种材料中碳含量较高，合金组织中含有较多脆性较大的碳化物，而且合金基体组织中碳含量也较高，韧性较差，难以满足实际使用需要。
而在中国发明专利申请1417360(申请日2001年11月7日)公开了一种铸造耐蚀耐磨钴基合金，其合金成分的重量百分数为：C 1.0％-2.5％，Cr 20％-35％，W 5％-20％，Mo1％-6％，Nb 1％-8％，Al 0.5％-2.0％，Si 0.5％-3.0％，Ni 2.0％-15.0％，Co 35％-65％。该发明设计的钴基合金具有优异的耐蚀耐磨性能，其平均硬度值达到48HRC左右，但这种合金含有较多价格昂贵的钴元素，生产成本高。
基于此，有必要提供一种耐磨耐腐蚀不锈钢杯材料及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的问题，提供一种耐磨耐腐蚀不锈钢杯材料及其制备方法，该材料具有较高耐磨性、耐腐蚀性，成本低，且还有较好的抗菌性能、强度、硬度和耐热性，综合性能优异，同时制备方法简单，易于实现，具有广泛应用前景。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
一种耐磨耐腐蚀不锈钢杯材料，它由以下质量百分比的化学成分组成：C 0.35-0.55％，Si 0.75-1.15％，Mn 0.80-1.20％，Cr 5.50-8.50％，Cu 0.55-0.85％，Mo 0.18-0.38％，V 0.20-0.40％，Co 0.02-0.06％，Nb 0.03-0.05％，Ti 0.02-0.04％，Ce 0.01-0.03％，Yb0.0010-0.0040％，B 0.0010-0.0035％，余量为Fe和不可避免的杂质。
C：是最重要的固溶强化元素，对钢的硬度、韧性、耐磨性具有至关重要的影响；含碳量越高，硬度越高，但冲击韧性越低，使用时候容易断裂，含碳量越低，则韧性高，硬度低，不利于在耐磨工况下使用，综合考虑，含碳量控制在0.35-0.55％，属于中碳钢范畴，既兼顾了耐磨性，也考虑了冲击韧性。
Si：是常见的合金元素之一，硅溶于铁素体之后，具有很强的固溶强化作用，同时显著提高钢的强度和硬度，提高钢的弹性极限、屈服极限和屈服比，增加钢的回火稳定性，随着硅含量的增加，碳化物的析出被抑制或延缓，易于形成贝氏体组织，含硅量控制在0.75-1.15％。
Mn：对钢的机械性能有着良好的影响，能提高钢的强度和硬度，同时不降低钢的塑性和韧性，能溶入铁素体，从而引起固溶强化，锰可以降低钢的临界转变温度，从而细化珠光体组织；锰还可以与钢液中的硫化合，形成MnS，从而消除S在钢中的有害影响，是很好的脱氧剂和脱硫剂，含锰量控制在0.80-1.20％。
Cr：是耐磨材料的基本元素之一，可以固溶强化基体，提高钢的淬透性、耐磨性和耐腐蚀性，铬可以使钢的珠光体转变和贝氏体转变分开，能与碳形成多种化合物(Fe，Cr)3C，提高硬度和强度的同时不降低冲击韧度，具有较高的回火抵抗能力，含铬量控制在1.70-2.30％。
Cu：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。将Cu的加入量控制在0.55-0.85％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。
Mo：能提高钢的强度，与铁素体和奥氏体固溶并形成碳化物，钼强烈推迟高温区的珠光体转变，使钢的等温曲线右移，增强钢的耐延迟断裂性能，钼能抑制P、Sn等杂质原子向晶界处的偏聚，因此可以减少回火脆性；能提高钢的淬透性，当和钒共同加入时，提高淬透性效果更加明显，钼的含量太低，效果不明显，含量太高，则成本较高，综合考虑，含钼量控制在0.18-0.38％。
V：能细化晶粒，提高钢的基体强度和冲击韧性，钒的碳化物VC、V4C3等都具有较高的硬度，可以显著提高材料的耐磨性能，同时，钒固溶于钢中能够明显提高淬透性，当和钼共同添加时候，效果尤其显著，钒还有一定的沉淀硬化作用，但是过高的钒则强化效果饱和，因此，含钒量控制在0.20-0.40％。
Co：是奥氏体生成元素，能提高钢的相变点和固溶强化作用，增加钢的回火稳定性，可使钢的强度和高温硬度都显著提高。本发明中Co的重量百分比为0.02-0.06％，既可以满足材料的强度和硬度要求，又可以保证材料的韧性和加工性。
Ti：可以细化晶粒，消除显微裂纹，钛和氮作用形成TiN，在加热过程中，纳米级的TiN粒子可以有效抑制奥氏体晶粒长大，钛含量过少，细化作用不明显，钛含量过高，会降低钢的冲击韧性，综合考虑，含钛量控制在0.02-0.06％。
Nb：可以固溶于奥氏体中，提高淬透性，提高钢的屈服强度、抗拉强度和硬度，Nb(C，N)析出相具有细化晶粒的作用，但过量的铌会使冲击韧性下降，综合考虑，含铌量控制在0.03-0.05％。
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。将Ce的加入量控制在0.01-0.03％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。
Yb：能够改善钢的铸态组织、净化钢液，根据稀土夹杂物生成的热力学条件，镱与氧和硫的亲和力显著大于锰和铝等，从而除去钢液中的氧和硫，因此，镱具有较强的脱氧脱硫能力；由于镱是表面活性元素，可以形成非自发形核中心，从而细化晶粒，提高钢的塑性和韧性，含镱量控制在0.0010-0.0040％。
B：在钢中的作用是增加悴透性，微量(0.001％)的硼就可以使钢的淬透性成倍的增加；加入量过多，则脆性增大，综合考虑，含硼量控制在0.0010-0.0035％。
S：是钢中的有害元素，是在炼钢时由矿石和燃料带到钢中的杂质，硫只能溶于高温的钢液中，在固态铁中几乎不能溶解，以FeS夹杂物的形式存在于固态钢中的晶界处，容易引起热加工时的开裂，称为热脆，其含量应该严格控制在≤0.02％的水平。
P：有固溶强化作用，提高钢的强度和硬度，但是会急剧降低钢的冲击韧性，尤其是低温韧性，磷会在晶界处积聚，形成严重的偏析，造成回火脆性，因此，其含量应该严格控制在≤0.02％的水平。
作为优选方案，它由以下质量百分比的化学成分组成：C 0.45％，Si 0.95％，Mn1.00％，Cr 7.00％，Cu 0.70％，Mo 0.28％，V 0.20-0.40％，Co 0.04％，Nb 0.04％，Ti0.03％，Ce 0.02％，Yb0.0025％，B 0.0020％，P≤0.02％，S≤0.02％，余量为Fe和不可避免的杂质。
作为优选方案，以重量百分比计，所述杂质的总含量≤0.1％，其中，P≤0.015％、S≤0.008％、H≤0.003％、O≤0.001％。
本发明还提供了上述耐磨耐腐蚀不锈钢杯材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：先将C、Si、Mn、Cr、Cu、B的原料加入电炉熔化，熔化温度为1570-1630℃；
S2：向步骤S1的钢水中加入0.5％的脱硫剂，扒渣，然后取钢水进行化验，并根据化验结果对钢水成分进行适当调整；
S3：将步骤S2的钢水升温至1650-1680℃，加入Mo、V、Co的原料，然后对钢水继续钢包炉精炼、真空脱气及脱氧处理；
S4：将Nb、Ti、Ce和Y的原料放在钢包的底部，并将熔化好的钢水倒入底部装有Nb、Ti、Ce和Y的原料的包中，吹氩搅拌；
S5：采用连铸工艺将步骤S4的钢水形成铸坯；
S6：对铸坯进行加热；
S7：对加热后的铸坯进行热轧；
S8：将步骤S7获得的热轧板在950-1000℃进行退火，得到退火热轧板；
S9：将步骤S8获得的退火热轧板进行七机架连轧获得冷轧板，其中轧制速度在300-400m/min，总压下量在70-80％之间；
S10：将步骤S9获得冷轧板放入锻压机中进行锻造，锻造过程包括两道锻造程序，第一道锻造程序的锻造温度为1030-1050℃，第二道锻造程序的锻造温度为800-850℃；
S11：对步骤S9获得的锻件进行淬火处理和回火处理。
作为优选方案，所述步骤S2中的脱硫剂有CaO、SiO2、BaO和Al2O3按照质量比为5:3:2:1混合而成。
作为优选方案，所述步骤S3中的钢包炉精炼时，钢包吹氩流量为50-70L/min；真空脱气处理时，真空脱气装置中的绝对压强小于65Pa、保持时间10-15min；脱氧处理时，加入0.1％的铝对钢水进行终脱氧。
作为优选方案，所述步骤S6中铸坯加热条件为：均热温度为1180-1250℃，加热速率8-10min/cm，均热时间不少于50min。
作为优选方案，所述步骤S7中的热轧包括粗扎和精轧，其中，粗轧开轧温度≥1100℃，终轧≥950℃，单道次压下率大于15％；精轧开轧温度≤980℃，终轧温度820-860℃，单道次压下率大于20％。
作为优选方案，所述步骤S11中的淬火处理为：先将钢球以10-20℃/秒的加热速度由室温加热到850-910℃，保温30-50min后在盐浴冷却150-250℃，然后15-25℃/秒的加热速度由150-250℃加热到350-450℃保温5-10min，最后出炉空冷至室温。
作为优选方案，所述回火处理为：回火温度为250-350℃，回火处理的保温时间40-60min，再移入缓冷坑缓慢冷却至室温。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明的不锈钢杯材料具有硬度高、耐磨性强、综合性能优良等优点，通过采用中碳、提高Mn、Cr、Si元素含量来提高钢球的硬度、耐磨性能和抗冲击性能；由于Mo/V的协同加入，构成了复合作用，大幅度提高了材料的淬透性；并且通过加入Nb、Ti、Yb合金元素，使得晶粒细密、组织均匀、抗冲击性强，综合力学性能表现优良，另外加入Cu、Ce使得不锈钢杯材料具有优良抗菌效果。
(2)本发明通过调整钢球中各元素的加入顺序，来达到增强不锈钢杯材料硬度、耐磨性及抗冲击性的目的，先通过加入C、Si、Mn、Cr、Cu、B元素改善显微组织与碳化物的形态和分布，提高了钢球的力学性能和位错密度，使得钢球的抗冲击性能得到明显改善，耐磨性能也得到显著提高；随后加入Mo、V、Co可达到脱硫脱氧的目的，降低有害元素磷、硫的含量，降低对耐磨钢球性能产生的不利影响；最后加入Nb、Ti、Ce、Yb具有细化晶粒，固溶强化基体，提高不锈钢杯材料硬度、淬透性和抗冲击磨损能力，提高钢球耐磨性作用。
(3)本发明对不锈钢杯材料的热处理工艺进行了改进，通过采用淬火处理和回火处理相结合的方式，改善钢球的合金强化相分布，提高钢球的性能均匀性，从而提高了钢球的硬性、耐性性及抗冲击性。
具体实施方式
以下结合具体实施例对发明作进一步详细的描述。
实施例1
本实施例的耐磨耐腐蚀不锈钢杯材料，它由以下质量百分比的化学成分组成：C0.35％，Si 0.75％，Mn 0.80％，Cr 5.50％，Cu 0.55％，Mo 0.18％，V 0.20％，Co 0.02％，Nb 0.03％，Ti 0.02％，Ce 0.01％，Yb 0.0010％，B 0.0010％，余量为Fe和不可避免的杂质。
其中，以重量百分比计，所述杂质的总含量≤0.1％，其中，P≤0.015％、S≤0.008％、H≤0.003％、O≤0.001％。
本发明还提供了上述耐磨耐腐蚀不锈钢杯材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：先将C、Si、Mn、Cr、Cu、B的原料加入电炉熔化，熔化温度为1570℃；
S2：向步骤S1的钢水中加入0.5％的脱硫剂，扒渣，然后取钢水进行化验，并根据化验结果对钢水成分进行适当调整；
S3：将步骤S2的钢水升温至1650℃，加入Mo、V、Co的原料，然后对钢水继续钢包炉精炼、真空脱气及脱氧处理；
S4：将Nb、Ti、Ce和Yb的原料放在钢包的底部，并将熔化好的钢水倒入底部装有Nb、Ti、Ce和Y的原料的包中，吹氩搅拌；
S5：采用连铸工艺将步骤S4的钢水形成铸坯；
S6：对铸坯进行加热；
S7：对加热后的铸坯进行热轧；
S8：将步骤S7获得的热轧板在950℃进行退火，得到退火热轧板；
S9：将步骤S8获得的退火热轧板进行七机架连轧获得冷轧板，其中轧制速度在300m/min，总压下量在70-80％之间；
S10：将步骤S9获得冷轧板放入锻压机中进行锻造，锻造过程包括两道锻造程序，第一道锻造程序的锻造温度为1030℃，第二道锻造程序的锻造温度为800℃；
S11：对步骤S9获得的锻件进行淬火处理和回火处理。
作为优选方案，所述步骤S2中的脱硫剂有CaO、SiO2、BaO和Al2O3按照质量比为5:3:2:1混合而成。
其中，所述步骤S3中的钢包炉精炼时，钢包吹氩流量为50L/min；真空脱气处理时，真空脱气装置中的绝对压强小于65Pa、保持时间10min；脱氧处理时，加入0.1％的铝对钢水进行终脱氧。
其中，所述步骤S6中铸坯加热条件为：均热温度为1180℃，加热速率8min/cm，均热时间不少于50min。
其中，所述步骤S7中的热轧包括粗扎和精轧，其中，粗轧开轧温度≥1100℃，终轧≥950℃，单道次压下率大于15％；精轧开轧温度≤980℃，终轧温度820℃，单道次压下率大于20％。
其中，所述步骤S11中的淬火处理为：先将钢球以10℃/秒的加热速度由室温加热到850℃，保温30min后在盐浴冷却150℃，然后15℃/秒的加热速度由150℃加热到350℃保温5min，最后出炉空冷至室温。
其中，所述回火处理为：回火温度为250℃，回火处理的保温时间40min，再移入缓冷坑缓慢冷却至室温。
实施例2
本实施例的耐磨耐腐蚀不锈钢杯材料，它由以下质量百分比的化学成分组成：C0.55％，Si 1.15％，Mn 1.20％，Cr 8.50％，Cu 0.85％，Mo 0.38％，V 0.40％，Co 0.06％，Nb 0.05％，Ti 0.04％，Ce 0.03％，Yb 0.0040％，B 0.0035％，余量为Fe和不可避免的杂质。
其中，以重量百分比计，所述杂质的总含量≤0.1％，其中，P≤0.015％、S≤0.008％、H≤0.003％、O≤0.001％。
本发明还提供了上述耐磨耐腐蚀不锈钢杯材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：先将C、Si、Mn、Cr、Cu、B的原料加入电炉熔化，熔化温度为1630℃；
S2：向步骤S1的钢水中加入0.5％的脱硫剂，扒渣，然后取钢水进行化验，并根据化验结果对钢水成分进行适当调整；
S3：将步骤S2的钢水升温至1680℃，加入Mo、V、Co的原料，然后对钢水继续钢包炉精炼、真空脱气及脱氧处理；
S4：将Nb、Ti、Ce和Yb的原料放在钢包的底部，并将熔化好的钢水倒入底部装有Nb、Ti、Ce和Y的原料的包中，吹氩搅拌；
S5：采用连铸工艺将步骤S4的钢水形成铸坯；
S6：对铸坯进行加热；
S7：对加热后的铸坯进行热轧；
S8：将步骤S7获得的热轧板在1000℃进行退火，得到退火热轧板；
S9：将步骤S8获得的退火热轧板进行七机架连轧获得冷轧板，其中轧制速度在400m/min，总压下量在70-80％之间；
S10：将步骤S9获得冷轧板放入锻压机中进行锻造，锻造过程包括两道锻造程序，第一道锻造程序的锻造温度为1050℃，第二道锻造程序的锻造温度为850℃；
S11：对步骤S9获得的锻件进行淬火处理和回火处理。
作为优选方案，所述步骤S2中的脱硫剂有CaO、SiO2、BaO和Al2O3按照质量比为5:3:2:1混合而成。
其中，所述步骤S3中的钢包炉精炼时，钢包吹氩流量为70L/min；真空脱气处理时，真空脱气装置中的绝对压强小于65Pa、保持时间15min；脱氧处理时，加入0.1％的铝对钢水进行终脱氧。
其中，所述步骤S6中铸坯加热条件为：均热温度为1250℃，加热速率10min/cm，均热时间不少于50min。
其中，所述步骤S7中的热轧包括粗扎和精轧，其中，粗轧开轧温度≥1100℃，终轧≥950℃，单道次压下率大于15％；精轧开轧温度≤980℃，终轧温度860℃，单道次压下率大于20％。
其中，所述步骤S11中的淬火处理为：先将钢球以20℃/秒的加热速度由室温加热到910℃，保温50min后在盐浴冷却250℃，然后25℃/秒的加热速度由250℃加热到450℃保温10min，最后出炉空冷至室温。
其中，所述回火处理为：回火温度为350℃，回火处理的保温时间60min，再移入缓冷坑缓慢冷却至室温。
实施例3
本实施例的耐磨耐腐蚀不锈钢杯材料，它由以下质量百分比的化学成分组成：C0.45％，Si 0.95％，Mn 1.00％，Cr 7.00％，Cu 0.70％，Mo 0.28％，V 0.20-0.40％，Co0.04％，Nb 0.04％，Ti 0.03％，Ce 0.02％，Yb0.0025％，B 0.0020％，P≤0.02％，S≤0.02％，余量为Fe和不可避免的杂质。
其中，以重量百分比计，所述杂质的总含量≤0.1％，其中，P≤0.015％、S≤0.008％、H≤0.003％、O≤0.001％。
本发明还提供了上述耐磨耐腐蚀不锈钢杯材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：先将C、Si、Mn、Cr、Cu、B的原料加入电炉熔化，熔化温度为1600℃；
S2：向步骤S1的钢水中加入0.5％的脱硫剂，扒渣，然后取钢水进行化验，并根据化验结果对钢水成分进行适当调整；
S3：将步骤S2的钢水升温至1665℃，加入Mo、V、Co的原料，然后对钢水继续钢包炉精炼、真空脱气及脱氧处理；
S4：将Nb、Ti、Ce和Yb的原料放在钢包的底部，并将熔化好的钢水倒入底部装有Nb、Ti、Ce和Y的原料的包中，吹氩搅拌；
S5：采用连铸工艺将步骤S4的钢水形成铸坯；
S6：对铸坯进行加热；
S7：对加热后的铸坯进行热轧；
S8：将步骤S7获得的热轧板在980℃进行退火，得到退火热轧板；
S9：将步骤S8获得的退火热轧板进行七机架连轧获得冷轧板，其中轧制速度在350m/min，总压下量在70-80％之间；
S10：将步骤S9获得冷轧板放入锻压机中进行锻造，锻造过程包括两道锻造程序，第一道锻造程序的锻造温度为1040℃，第二道锻造程序的锻造温度为825℃；
S11：对步骤S9获得的锻件进行淬火处理和回火处理。
作为优选方案，所述步骤S2中的脱硫剂有CaO、SiO2、BaO和Al2O3按照质量比为5:3:2:1混合而成。
其中，所述步骤S3中的钢包炉精炼时，钢包吹氩流量为60L/min；真空脱气处理时，真空脱气装置中的绝对压强小于65Pa、保持时间12min；脱氧处理时，加入0.1％的铝对钢水进行终脱氧。
其中，所述步骤S6中铸坯加热条件为：均热温度为1210℃，加热速率9min/cm，均热时间不少于50min。
其中，所述步骤S7中的热轧包括粗扎和精轧，其中，粗轧开轧温度≥1100℃，终轧≥950℃，单道次压下率大于15％；精轧开轧温度≤980℃，终轧温度840℃，单道次压下率大于20％。
其中，所述步骤S11中的淬火处理为：先将钢球以15℃/秒的加热速度由室温加热到880℃，保温40min后在盐浴冷却200℃，然后20℃/秒的加热速度由200℃加热到400℃保温7.5min，最后出炉空冷至室温。
其中，所述回火处理为：回火温度为300℃，回火处理的保温时间50min，再移入缓冷坑缓慢冷却至室温。
实施例4
本实施例的耐磨耐腐蚀不锈钢杯材料，它由以下质量百分比的化学成分组成：C0.40％，Si 0.85％，Mn 0.90％，Cr 6.50％，Cu 0.60％，Mo 0.25％，V 0.25％，Co 0.03％，Nb 0.04％，Ti 0.03％，Ce 0.02％，Yb0.0030％，B 0.0020％，余量为Fe和不可避免的杂质。
其中，以重量百分比计，所述杂质的总含量≤0.1％，其中，P≤0.015％、S≤0.008％、H≤0.003％、O≤0.001％。
本发明还提供了上述耐磨耐腐蚀不锈钢杯材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：先将C、Si、Mn、Cr、Cu、B的原料加入电炉熔化，熔化温度为1590℃；
S2：向步骤S1的钢水中加入0.5％的脱硫剂，扒渣，然后取钢水进行化验，并根据化验结果对钢水成分进行适当调整；
S3：将步骤S2的钢水升温至1660℃，加入Mo、V、Co的原料，然后对钢水继续钢包炉精炼、真空脱气及脱氧处理；
S4：将Nb、Ti、Ce和Yb的原料放在钢包的底部，并将熔化好的钢水倒入底部装有Nb、Ti、Ce和Y的原料的包中，吹氩搅拌；
S5：采用连铸工艺将步骤S4的钢水形成铸坯；
S6：对铸坯进行加热；
S7：对加热后的铸坯进行热轧；
S8：将步骤S7获得的热轧板在960℃进行退火，得到退火热轧板；
S9：将步骤S8获得的退火热轧板进行七机架连轧获得冷轧板，其中轧制速度在330m/min，总压下量在70-80％之间；
S10：将步骤S9获得冷轧板放入锻压机中进行锻造，锻造过程包括两道锻造程序，第一道锻造程序的锻造温度为1035℃，第二道锻造程序的锻造温度为815℃；
S11：对步骤S9获得的锻件进行淬火处理和回火处理。
作为优选方案，所述步骤S2中的脱硫剂有CaO、SiO2、BaO和Al2O3按照质量比为5:3:2:1混合而成。
其中，所述步骤S3中的钢包炉精炼时，钢包吹氩流量为55L/min；真空脱气处理时，真空脱气装置中的绝对压强小于65Pa、保持时间12min；脱氧处理时，加入0.1％的铝对钢水进行终脱氧。
其中，所述步骤S6中铸坯加热条件为：均热温度为1200℃，加热速率8.5min/cm，均热时间不少于50min。
其中，所述步骤S7中的热轧包括粗扎和精轧，其中，粗轧开轧温度≥1100℃，终轧≥950℃，单道次压下率大于15％；精轧开轧温度≤980℃，终轧温度830℃，单道次压下率大于20％。
其中，所述步骤S11中的淬火处理为：先将钢球以13℃/秒的加热速度由室温加热到870℃，保温35min后在盐浴冷却180℃，然后18℃/秒的加热速度由180℃加热到380℃保温6min，最后出炉空冷至室温。
其中，所述回火处理为：回火温度为280℃，回火处理的保温时间45min，再移入缓冷坑缓慢冷却至室温。
实施例5
本实施例的耐磨耐腐蚀不锈钢杯材料，它由以下质量百分比的化学成分组成：C0.50％，Si 1.05％，Mn 1.10％，Cr 7.50％，Cu 0.75％，Mo 0.30％，V 0.35％，Co 0.05％，Nb 0.04％，Ti 0.04％，Ce 0.02％，Yb0.0030％，B 0.0030％，余量为Fe和不可避免的杂质。
其中，以重量百分比计，所述杂质的总含量≤0.1％，其中，P≤0.015％、S≤0.008％、H≤0.003％、O≤0.001％。
本发明还提供了上述耐磨耐腐蚀不锈钢杯材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：先将C、Si、Mn、Cr、Cu、B的原料加入电炉熔化，熔化温度为1615℃；
S2：向步骤S1的钢水中加入0.5％的脱硫剂，扒渣，然后取钢水进行化验，并根据化验结果对钢水成分进行适当调整；
S3：将步骤S2的钢水升温至1650-1680℃，加入Mo、V、Co的原料，然后对钢水继续钢包炉精炼、真空脱气及脱氧处理；
S4：将Nb、Ti、Ce和Yb的原料放在钢包的底部，并将熔化好的钢水倒入底部装有Nb、Ti、Ce和Y的原料的包中，吹氩搅拌；
S5：采用连铸工艺将步骤S4的钢水形成铸坯；
S6：对铸坯进行加热；
S7：对加热后的铸坯进行热轧；
S8：将步骤S7获得的热轧板在990℃进行退火，得到退火热轧板；
S9：将步骤S8获得的退火热轧板进行七机架连轧获得冷轧板，其中轧制速度在380m/min，总压下量在70-80％之间；
S10：将步骤S9获得冷轧板放入锻压机中进行锻造，锻造过程包括两道锻造程序，第一道锻造程序的锻造温度为1045℃，第二道锻造程序的锻造温度为840℃；
S11：对步骤S9获得的锻件进行淬火处理和回火处理。
作为优选方案，所述步骤S2中的脱硫剂有CaO、SiO2、BaO和Al2O3按照质量比为5:3:2:1混合而成。
其中，所述步骤S3中的钢包炉精炼时，钢包吹氩流量为65L/min；真空脱气处理时，真空脱气装置中的绝对压强小于65Pa、保持时间14min；脱氧处理时，加入0.1％的铝对钢水进行终脱氧。
其中，所述步骤S6中铸坯加热条件为：均热温度为1230℃，加热速率9.5min/cm，均热时间不少于50min。
其中，所述步骤S7中的热轧包括粗扎和精轧，其中，粗轧开轧温度≥1100℃，终轧≥950℃，单道次压下率大于15％；精轧开轧温度≤980℃，终轧温度850℃，单道次压下率大于20％。
其中，所述步骤S11中的淬火处理为：先将钢球以10-20℃/秒的加热速度由室温加热到900℃，保温45min后在盐浴冷却230℃，然后22℃/秒的加热速度由230℃加热到420℃保温9min，最后出炉空冷至室温。
其中，所述回火处理为：回火温度为320℃，回火处理的保温时间55min，再移入缓冷坑缓慢冷却至室温。
对比例1
除将Nb、Ti、Ce、Y及步骤S4省去外，其原料含量及制备方法同实施例1一致。
对比例2
除将Mo、V、Co省去外，其原料含量及制备方法同实施例1一致。
对比例3
除了将Cu、Ce、Yb省去外，其原料含量及制备方法同实施例1一致。
对比例4
除了将步骤S11省去外，其原料含量及制备方法同实施例1一致。
试验例
将实施例1-5及对比例1-4制得不锈钢杯的机械物理性能进行检测，相关性能测试结果如下表1所示：
表1
由表1可知，本发明实施例1-5制得不锈钢杯的硬度、抗拉强度、冲击韧性、断裂伸长率及耐腐蚀性能优于对比例1-4。
综上所述，本发明的创造性主要体现在以下几点：
(1)本发明的不锈钢杯材料具有硬度高、耐磨性强、综合性能优良等优点，通过采用中碳、提高Mn、Cr、Si元素含量来提高钢球的硬度、耐磨性能和抗冲击性能；由于Mo/V的协同加入，构成了复合作用，大幅度提高了材料的淬透性；并且通过加入Nb、Ti、Yb合金元素，使得晶粒细密、组织均匀、抗冲击性强，综合力学性能表现优良，另外加入Cu、Ce使得不锈钢杯材料具有优良抗菌效果。
(2)本发明通过调整钢球中各元素的加入顺序，来达到增强不锈钢杯材料硬度、耐磨性及抗冲击性的目的，先通过加入C、Si、Mn、Cr、Cu、B元素改善显微组织与碳化物的形态和分布，提高了钢球的力学性能和位错密度，使得钢球的抗冲击性能得到明显改善，耐磨性能也得到显著提高；随后加入Mo、V、Co可达到脱硫脱氧的目的，降低有害元素磷、硫的含量，降低对耐磨钢球性能产生的不利影响；最后加入Nb、Ti、Ce、Yb具有细化晶粒，固溶强化基体，提高不锈钢杯材料硬度、淬透性和抗冲击磨损能力，提高钢球耐磨性作用。
(3)本发明对不锈钢杯材料的热处理工艺进行了改进，通过采用淬火处理和回火处理相结合的方式，改善钢球的合金强化相分布，提高钢球的性能均匀性，从而提高了钢球的硬性、耐性性及抗冲击性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种耐磨耐腐蚀不锈钢杯材料，其特征在于，它由以下质量百分比的化学成分组成：C 0.35-0.55％，Si 0.75-1.15％，Mn 0.80-1.20％，Cr 5.50-8.50％，Cu 0.55-0.85%，Mo0.18-0.38％，V 0.20-0.40％，Co 0.02-0.06％，Nb 0.03-0.05%，Ti 0.02-0.04%，Ce 0.01-0.03%，Yb 0.0010-0.0040%，B 0.0010-0.0035%，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的耐磨耐腐蚀不锈钢杯材料，其特征在于，它由以下质量百分比的化学成分组成：C 0.45％，Si 0.95％，Mn 1.00％，Cr 7.00％，Cu 0.70%，Mo 0.28％，V0.20-0.40％，Co 0.04％，Nb 0.04%，Ti 0.03%，Ce 0.02%，Yb0.0025%，B 0.0020%，P≤0.02%，S≤0.02%，余量为Fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的耐磨耐腐蚀不锈钢杯材料，其特征在于，以重量百分比计，所述杂质的总含量≤0.1%，其中，P≤0.015%、S≤0.008%、H≤0.003%、O≤0.001%。
4.根据权利要求1-3任一项所述的耐磨耐腐蚀不锈钢杯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：先将C、Si、Mn、Cr、Cu、B的原料加入电炉熔化，熔化温度为1570-1630℃；
S2：向步骤S1的钢水中加入0.5%的脱硫剂，扒渣，然后取钢水进行化验，并根据化验结果对钢水成分进行适当调整；
S3：将步骤S2的钢水升温至1650-1680℃，加入Mo、V、Co的原料，然后对钢水继续钢包炉精炼、真空脱气及脱氧处理；
S4：将Nb、Ti、Ce和Yb的原料放在钢包的底部，并将熔化好的钢水倒入底部装有Nb、Ti、Ce和Y的原料的包中，吹氩搅拌；
S5：采用连铸工艺将步骤S4的钢水形成铸坯；
S6：对铸坯进行加热；
S7：对加热后的铸坯进行热轧；
S8：将步骤S7获得的热轧板在950-1000℃进行退火，得到退火热轧板；
S9：将步骤S8获得的退火热轧板进行七机架连轧获得冷轧板，其中轧制速度在300-400m/min，总压下量在70-80%之间；
S10：将步骤S9获得冷轧板放入锻压机中进行锻造，锻造过程包括两道锻造程序，第一道锻造程序的锻造温度为1030-1050℃，第二道锻造程序的锻造温度为800-850℃；
S11：对步骤S9获得的锻件进行淬火处理和回火处理。
5.根据权利要求4所述的耐磨耐腐蚀不锈钢杯材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中的脱硫剂有CaO、SiO2、BaO和Al2O3按照质量比为5:3:2:1混合而成。
6.根据权利要求4所述的耐磨耐腐蚀不锈钢杯材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中的钢包炉精炼时，钢包吹氩流量为50-70L/min；真空脱气处理时，真空脱气装置中的绝对压强小于65Pa、保持时间10-15min；脱氧处理时，加入0.1%的铝对钢水进行终脱氧。
7.根据权利要求4所述的耐磨耐腐蚀不锈钢杯材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S6中铸坯加热条件为：均热温度为1180-1250℃，加热速率8-10min/cm，均热时间不少于50min。
8.根据权利要求4所述的耐磨耐腐蚀不锈钢杯材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S7中的热轧包括粗扎和精轧，其中，粗轧开轧温度≥1100℃，终轧≥950℃，单道次压下率大于15%；精轧开轧温度≤980℃，终轧温度820-860℃，单道次压下率大于20%。
9.根据权利要求4所述的耐磨耐腐蚀不锈钢杯材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S11中的淬火处理为：先将钢球以10-20℃/秒的加热速度由室温加热到850-910℃，保温30-50min后在盐浴冷却150-250℃，然后15-25℃/秒的加热速度由150-250℃加热到350-450℃保温5-10min，最后出炉空冷至室温。
10.根据权利要求4所述的耐磨耐腐蚀不锈钢杯材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S11中的回火处理为：回火温度为250-350℃，回火处理的保温时间40-60min，再移入缓冷坑缓慢冷却至室温。
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