析出的有效性的双重作用，因此，为了提高 材料的硬度和强度，V的重量百分比应控制在1%以上。但过高的V含量会影响材料的加工性 能和塑性，为了避免V过高造成材料的加工性能和塑性下降，V的重量百分比应控制在3%以 下。本发明中V的重量百分比为1-3%，既可以满足材料的硬度和强度要求，又可以满足材料 的加工性能和塑性，优选的，V的重量百分比为1.5-2.5%，更为优选的，V的重量百分比为2%。
[0019] ff：0.8-1.2% W(钨)可用于增加钢的回火稳定性、红硬性和热强性，此外，W还能提高高温蠕变抗力， 当与Mo复合应用时效果更加显著，W与Mo协同作用，还可以复合强化钢材同时提高钢的耐腐 蚀性能，因此，为了提高材料的硬度和耐腐蚀性，W的重量百分比应控制在0.8%以上。但过 高的W容易在钢材中生成金属间化合物等有害相，影响材料的加工性能和塑性，为了避免W 过高造成材料的加工性能和塑性下降，W的重量百分比应控制在1.2%以下。本发明中W的重 量百分比为0.8-1.2%，既可以满足材料的硬度和耐腐蚀性要求，又可以满足材料的加工性 能和塑性，优选的，W的重量百分比为0.9-1.1 %，更为优选的，W的重量百分比为1.0%。
[0020] As :0.4-0.8% As(砷)的加入能够提高不锈钢材料的硬度和耐候性能，本发明采用的As的重量百分比 为0.4-0.8%。优选的，As的重量百分比为0.5-0.7%，更为优选的，As的重量百分比为0.6%。
[0021] 优选的，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%^0 < 0.001%〇
[0022] P(磷）和S(硫）都是钢中的有害成份，过高的磷和硫含量会导致钢的强度急剧下 降，会导致钢材变脆，必须严格的控制。因此，本发明采用的P的质量百分含量控制在0.015% 以下，S的质量百分含量控制在0.008%以下。
[0023] Η(氢)和0(氧)在不锈钢材料中会严重影响材料的韧性，必须严格控制。因此，本发 明采用的Η的质量百分含量控制在0.003%以下，0的质量百分含量控制在0.001%以下。
[0024]优选的，所述材料的化学成分还包括以下重量百分比的稀土元素：1^:0.008-0·012%、Υ:0·004-0·008%和Er:0·001-0·005%。
[0025]稀土元素 La(镧)加入到不锈钢材料中，可以改变钢中夹杂物的组成、形态、分布和 性质，从而改善了钢的各种性能，如耐热性、韧性、焊接性、耐磨性等。稀土元素 La对软氮化 过程具有显著的催渗作用，增加化合物层中的（γ )相含量，并使表面硬度和耐磨性发生相 应变化;La能提尚的耐热性能，提尚材料表面的耐腐蚀性，适量加入La能有效提尚渗层的冲 击韧性。本发明中La的重量百分比为0.008-0.012%，既可以满足材料的耐热性要求，又可以 满足材料的耐腐蚀性和冲击韧性，优选的，La的重量百分比为0.009-0.011%，更为优选的， La的重量百分比为0.010%。
[0026]稀土元素 Y(钇）可以和不锈钢材料中的Si的共同作用，可以保证材料在1150°C仍 具有良好的抗氧化性能；而N、C以及稀土 Y等元素的存在，使得其具有与镍基合金相当的持 久强度，而且N对脆性的〇相析出有延缓作用，提高了材料在高温条件下的组织稳定性。本发 明通过控制不锈钢中N与稀土Y的含量，并且降低了不锈钢中0与S的含量，从而保证了合金 具有优良的耐热性及优良的塑性，具有比0Cr 25Ni20更好的高温使用性能，同时明显降低Ni 的含量，有效地节约了资源，降低了制造成本。本发明中Y的重量百分比为0.004-0.008%，既 可以满足材料的耐热性和塑性要求，又可以降低制造成本，优选的，Y的重量百分比为 0.005-0.007%，更为优选的，Y的重量百分比为0.006%。
[0027]在铁素体不锈钢中，稀土元素 Er(铒)通过大量吸附碳原子，使铁素体不锈钢析出 碳化物的总量减少，同时通过变质夹杂物，使裂纹源区的断口形貌发生了变化，从而提高钢 的冲击韧性，因此，为了提高材料的冲击韧性，Er的重量百分比应控制在0.001%以上。但过 多的加入稀土 Er，会与钢的基体发生反应，形成铁铈脆性相，同时会引起钢中夹杂物总量增 加，影响钢的洁净度，导致韧性下降，因此，为了避免Er过高造成材料的冲击韧性下降，Er的 重量百分比应控制在〇 .005%以下。本发明中Er的重量百分比为0.001-0.005%，可以使材料 的冲击韧性性能最佳，优选的，Er的重量百分比为0.002-0.004%，更为优选的，Er的重量百 分比为0.003%。
[0028]本发明通过加入La、Y和Er三种稀土元素，能够提高材料的机械强度和硬度，并增 加耐磨性。
[0029]优选的，所述材料的化学成分满足以下公式： 0.55% < C+N < 0.60% ……(1) 4.4%<Si+Mn<4.8% ……(2) 16.8 <Cr+Ni-Mo < 19.6% ……(3) 0.4% < Nb/Ti < 0.6% ……(4) 2.5%< V+ff+As <4.5% ……(5) 其中，(：川、3丨、]?11、0、附、]\1〇、恥、11、￥、1和48分别代表各元素的重量百分比。
[0030] (1)式的(C+N)是影响材料的强度、弯曲加工性能、以及焊接部位韧性、进而影响焊 接部位冲压加工性能的因素，在本发明中限定在〇. 55%-0.60%范围内。通过实验证明，当（C+ N)小于0.55%时，马氏体组织的强度过低，即使成为铁素体+马氏体的混合组织，抗拉强度也 不能达到850MPa以上。当（C+N)超过0.60%时，由于C、N使马氏体显著硬化，C、N含量高时，软 的铁素体和硬的马氏体的硬度差非常大，弯曲加工时其边界积蓄畸变，容易产生裂纹，从而 使得材料的弯曲加工性能和焊接部位的韧性显著降低;此外，当(C+N)超过0.60%时，焊接部 位的冲压加工性能显著降低，焊接部位冲压加工性能降低的原因是焊接后生成的铁素体和 马氏体构成的混合组织中，由于从C、N固溶能力大的奥氏体相变的马氏体中固溶大量的C、 N，马氏体的强度增加，与软的铁素体的强度差别过大造成的。因此，从提高材料的强度出 发，（C+N)应控制在0.55%以上，从提高材料的加工性能出发，（C+N)应控制在0.60%以下。
[0031] (2 )式的（S i +Mn )是影响材料的强度和韧性的因素，在本发明中限定在4.4-4.8%范 围内。通过实验证明，当（Si+Mn)小于4.4%时，得到的材料强度较差，且脱氧效果不好；当（Si +Mn)大于4.8%时，得到的材料热加工性和韧性较差，因此，从提高材料的强度和脱氧作用出 发，（Si+Mn)应控制在4.4%以上，从提高材料的热加工性和韧性出发，（Si+Mn)应控制在4.8% 以下。
[0032] (3)式的（Cr+Ni-Mo)是影响材料的强度和耐腐蚀性的因素，在本发明中限定在 16.8-19.6%的范围内。Cr、Ni和Mo都具有耐腐蚀性的作用，但Cr和Ni复配使用的效果更加显 著，通过实验证明，当（Cr+Ni-Mo)小于16.8%时，得到的材料耐腐蚀性能较差，且强度小；当 (Cr+Ni-Mo)大于19.6%时，导致材料的塑性和韧性下降。因此，从提高材料的强度和耐腐蚀 性出发，（Cr+Ni-Mo)应控制在16.8%以上，从提高材料的塑性和韧性出发，（Cr+Ni-Mo)应控 制在19.6%以下。
[0033] (4 )式的（N b / T i )是影响材料的强度和稳定性的因素，在本发明中限定在0.4 % -0.6%范围内。通过实验证明，当（Nb/Ti)小于0.4%时，得到的材料强度小，且稳定性较差，当 (Nb/Ti)大于0.6%时，材料的制造工艺复杂，不经济。因此，从提高材料的强度和稳定性出 发，（Nb/Ti )应控制在0.4%以上，从简化材料的制造工艺出发，（Nb/Ti )应控制在0.6%以下。
[0034] (5)式的(V+W+As)是影响材料的强度和硬度的因素，在本发明中限定在2.4%-4.5% 范围内。通过实验证明，当（V+W+As)小于2.5%时，得到的材料强度小，且硬度较差，当（V+W+ As)大于4.5%时，材料的制造工艺复杂，不经济。因此，从提高材料的强度和硬度出发，（V+W+ As)应控制在2.5%以上，从简化材料的制造工艺出发，（V+W+As)应控制在4.5%以下。
[0035] 本发明的另一目的通过下述技术方案实现:一种高硬度环保不锈钢咖啡壶材料的 制备方法，包括如下步骤： A、 真空感应冶炼:按照上述化学成分的配比经真空感应炉在0.5-2.5Pa真空度下进行 真空感应冶炼，浇铸成自耗电极； B、 真空自耗重熔:将浇铸后的自耗电极在0.1-0.5Pa真空度下，以1.5-3.5Kg/min的熔 速进行真空自耗重熔，得到钢液； C、 均匀化处理：将重熔后的钢液在1080-1120°C温度下进行均匀化处理，处理时间为 32-40h； D锻造成材:将均匀化处理后的钢液进行合金锻造，开锻温度为980-1020°C，终锻温度 为820-860 °C，得到锻棒； E、 固溶处理:将锻造后的锻棒在1000-1040°C温度下进行固溶处理，处理时间为2-3h， 然后油冷至室温，得到钢材； F、 热处理:将固溶处理后的钢材进行热处理，制得高硬度环保不锈钢咖啡壶材料。
[0036] 真空感应炉冶炼具有如下优点：冶炼的合金纯净，性能水平高;熔炼出的钢和合金 气体含量低;金属不易氧化;材料纯度尚；能准确的调整和控制化学成分;能提尚钢的强度， 并降低了高强度不锈钢成品的生产成本。
[0037]均匀化处理作为提高锭坯的冶金质量及挤压性能的手段，目前已经成为了提高锭 坯的冶金质量的最重要方法。均匀化处理是利用在高温进行长时间加热，使内部的化学成 分充分扩散，因此又称为扩散退火。退火的目的是为了消除组织缺陷，改善组织使成分均匀 化以及细化晶粒，提尚钢的力学性能，减少残余应力，同时可提尚硬度，提尚塑性和初性，改 善切削加工性能。
[0038]固溶处理是指将合金加热到高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中 后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺。固溶处理的作用主要是改善钢和合金的 强度、塑性和韧性;使合金中各种相充分溶解，强化固溶体，并提高韧性及抗蚀性能，消除应 力与软化，以便继续加工或成型。
[0039] 热处理是指合金工件经固溶处理，冷塑性变形或铸造，锻造后，在较高的温度放置 或室温保持其性能，形状，尺寸随时间而变化的热处理工艺，时效处理的目的，消除工件的 内应力，稳定组织和尺寸，改善机械性能等。
[0040] 优选的，所述步骤A中，真空感应冶炼的工艺步骤具体为： A1、按照上述化学成分的配比，先将C装入坩埚，然后将除Cr、Mn以外的其余元素装入， 放入真空感应炉中，将坩埚预热至450-550°C，将真空感应炉抽真空至0.5-2.5Pa，以6-8Kg/ min的熔化速度进行熔化； 先加入C能够为C-0反应提供充足的C量，从而有利于N、0等气体的排除；由于Cr很容 易与N结合，不利于熔体中N的去除，因此金属Cr须全部留出，待N合格后加入；由于金属Μη容 易挥发，因此金属Cr须全部留出，在出炉前几分钟加入。