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550°C，将真空感应炉抽真空至2.5Pa，以8Kg/min的熔化 速度进行熔化； A2、待加入的物质全部熔化后，以1520 °C的温度进行精炼，保持50min; A3、按照上述化学成分的配比加入Cr，继续以8Kg/min的恪化速度进行恪化； A4、待Cr熔化后，再次以1520 °C的温度进行精炼，精炼时间控制为lOmin; A5、按照上述化学成分的配比加入Mn，在2000r/min转速下搅拌lmin，待Μη恪化后，饶铸 成自耗电极。
[0082]所述步骤F中，热处理的工艺步骤具体为： F1、将固溶处理后的钢材在1040 °C温度下保温40min，油冷至室温； F2、将步骤F1冷却后的钢材在-140 °C温度下冷处理40min; F3、将步骤F2冷处理后的钢材在640°C温度下保温4h，空冷至室温； F4、将步骤F3冷却后的钢材在940°C温度下保温5min，水冷或油冷至室温； F5、将步骤F4冷却后的钢材在400°C温度下保温lh，空冷至室温，制得高硬度环保不锈 钢咖啡壶材料。
[0083] -种高硬度环保不锈钢咖啡壶，所述不锈钢咖啡壶根据上述所述的高硬度环保不 锈钢咖啡壶材料经浇铸成型和表面处理制得;所述表面处理的工艺步骤具体为： (1) 预处理:先用砂纸打磨不锈钢咖啡壶，再进行除油处理，然后水洗去掉残留的除油 液;所述除油处理是在温度为70°C的除油液中除油8min，每升除油液由如下原料组成:氢氧 化钠40g、碳酸钠30g、磷酸钠25g、异辛基硫酸钠4g，去离子水余量； (2) 酸洗除膜:将步骤（1)预处理后的不锈钢咖啡壶在室温下采用混酸酸洗5min后水 洗;每升除油液由如下原料组成:硫酸l〇〇mL、盐酸1 OOmL、乙醇1 OOmL、硅酸钠4g，去离子水余 量； (3) 表面活化:将步骤(2)处理后的不锈钢咖啡壶在质量浓度为10%的硫酸溶液中活化 l〇s，活化温度为70°C ;活化后用超声波在室温下清洗4min，去掉试样表面的腐蚀产物;超声 波清洗所用的溶液由如下原料组成:稀盐酸40mL，十二烷基硫酸钠45mg，去离子水余量； (4) 冲洗烘干:将步骤(3)处理后的不锈钢咖啡壶先用冷水冲洗干净，然后在120°C温度 下烘干，冷却，制得高硬度环保不锈钢咖啡壶。
[0084]实施例1-5制得的高硬度环保不锈钢咖啡壶材料的机械物理性能如表1所示。
[0085]表 1
本发明的高硬度不锈钢咖啡壶材料，与传统的类似材料比较，本发明的不锈钢咖啡壶 材料的抗拉强度2 800Mpa，屈服强度2 650Mpa;冲击韧性2 320J，断裂韧性2 180J，断裂伸 长率2 40%，硬度2 46HRC，还具有优良的耐腐蚀性能:3.5%NaCl溶液环境下材料的腐蚀速度 2 0.0121mm/年，在5%H2S〇4溶液环境下材料的腐蚀速度2 0.0372mm/年，良好的综合性能，便 于加工，成本低。
[0086] 本发明的高硬度不锈钢咖啡壶材料，其化学成分包括C、N、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Nb、 Ti、V、W和As，余量为铁和杂质，通过严格控制每种元素的含量，使材料具有较高的冲击韧性 和断裂韧性，生产成本低，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。
[0087] 上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在 不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种高硬度环保不锈钢咖啡壶材料，其特征在于：其化学成分包括以下重量百分比 的元素：C: 0 · 46-0 · 50%、N: 0 · 07-0 · 11%、Si : 1 · 4-1 · 8%、Mn: 2 · 8-3 · 2%、Cr: 15-17%、Ni : 3-5%、 Mo: 1 · 6-2 · 0%、Nb: 0 · 8-1 · 2%、Ti : 1 · 7-2 · 1%、V: 1-3%、W: 0 · 8-1 · 2%、As: 0 · 4-0 · 8%、余量为铁和 杂质。2. 根据权利要求1所述的一种高硬度环保不锈钢咖啡壶材料，其特征在于:其化学成分 包括以下重量百分比的元素：C:0.47-0·49%、Ν:0·08-0.10%、Si :1.5-1 ·7%、Μη:2.9-3.1%、 Cr:15·5-16·5%、Ni:3·5-4·5%、Μο:1·7-1·9%、Nb:0·9-1·l%、Ti:1·8-2·0%、V:1·5-2·5%、W: 0.9-1.1%、As: 0.5-0.7%、余量为铁和杂质。3. 根据权利要求1所述的一种高硬度环保不锈钢咖啡壶材料，其特征在于:其化学成分 包括以下重量百分比的元素：C: 0 · 48%、N: 0 · 09%、Si : 1 · 6%、Mn: 3 · 0%、Cr: 16%、Ni : 4%、Mo : 1 · 8%、Nb: 1 · 0%、Ti : 1 · 9%、V: 2%、W: 1 · 0%、As:0 · 6%、余量为铁和杂质。4. 根据权利要求1所述的一种高硬度环保不锈钢咖啡壶材料，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 < 0·〇15%、S < 0·008%、H < 0·003%、0 < 0·001%。5. 根据权利要求1所述的一种高硬度环保不锈钢咖啡壶材料，其特征在于:所述材料的 化学成分还包括以下重量百分比的稀土元素：La: 0.008-0.012%、Y: 0.004-0.008%和Er: 0.001-0.005%〇6. 根据权利要求1所述的一种高硬度环保不锈钢咖啡壶材料，其特征在于: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。7. 如权利要求1-6任一项所述的一种高硬度环保不锈钢咖啡壶材料的制备方法，其特 征在于: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。8. 根据权利要求7所述的一种高硬度环保不锈钢咖啡壶材料的制备方法，其特征在于： 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； A2、待加入的物质全部熔化后，以1480-1520 °C的温度进行精炼，保持50-70min; A3、按照上述化学成分的配比加入Cr，继续以6-8Kg/min的恪化速度进行恪化； A4、待Cr熔化后，再次以1480-1520 °C的温度进行精炼，精炼时间控制为10_20min; A5、按照上述化学成分的配比加入Mn，在1500-2000r/min转速下搅拌l-3min，待Μη恪化 后，浇铸成自耗电极。9. 根据权利要求7所述的一种高硬度环保不锈钢咖啡壶材料的制备方法，其特征在于： 所述步骤F中，热处理的工艺步骤具体为： F1、将固溶处理后的钢材在1000-1040 °C温度下保温40-80min，油冷至室温； F2、将步骤F1冷却后的钢材在-100~-140°C温度下冷处理40-80min; F3、将步骤F2冷处理后的钢材在600-640 °C温度下保温4-8h，空冷至室温； F4、将步骤F3冷却后的钢材在900-940 °C温度下保温5-15min，水冷或油冷至室温； F5、将步骤F4冷却后的钢材在360-400°C温度下保温l_3h，空冷至室温，制得高硬度环 保不锈钢咖啡壶材料。10. -种高硬度环保不锈钢咖啡壶，其特征在于:所述不锈钢咖啡壶根据权利要求1-6 任一项所述的高硬度环保不锈钢咖啡壶材料经浇铸成型和表面处理制得;所述表面处理的 工艺步骤具体为： (1) 预处理：先用砂纸打磨不锈钢咖啡壶，再进行除油处理，然后水洗去掉残留的除油 液;所述除油处理是在温度为60_70°C的除油液中除油8-12min，每升除油液由如下原料组 成:氢氧化钠30-40g、碳酸钠20-30g、磷酸钠15-25g、异辛基硫酸钠2-4g，去离子水余量； (2) 酸洗除膜:将步骤（1)预处理后的不锈钢咖啡壶在室温下采用混酸酸洗3-5min后水 洗;每升除油液由如下原料组成：硫酸60-100mL、盐酸60-100mL、乙醇60-100mL、硅酸钠2-4g，去呙子水余量； (3) 表面活化:将步骤（2)处理后的不锈钢咖啡壶在质量浓度为6-10%的硫酸溶液中活 化10-20S，活化温度为60-70°C;活化后用超声波在室温下清洗2-4min，去掉试样表面的腐 蚀产物；超声波清洗所用的溶液由如下原料组成：稀盐酸30_40mL，十二烷基硫酸钠35-45mg，去离子水余量； (4) 冲洗烘干:将步骤(3)处理后的不锈钢咖啡壶先用冷水冲洗干净，然后在100-120 °C 温度下烘干，冷却，制得高硬度环保不锈钢咖啡壶。
【专利摘要】本发明涉及咖啡壶材料技术领域，具体涉及一种高硬度环保不锈钢咖啡壶材料及其制备方法，该材料的化学成分包括以下重量百分比的元素：C：0.46-0.50%、N：0.07-0.11%、Si：1.4-1.8%、Mn：2.8-3.2%、Cr：15-17%、Ni：3-5%、Mo：1.6-2.0%、Nb：0.8-1.2%、Ti：1.7-2.1%、V：1-3%、W：0.8-1.2%、As：0.4-0.8%、余量为铁和杂质。本发明的不锈钢咖啡壶材料具有较高的硬度，环保，且还具有较高的强度、韧性、耐磨性、耐热性和耐腐蚀性，综合性能优异。
【IPC分类】C22C38/50, A47G19/14, C22C38/48, C22C38/58, C21D1/26, C22C38/44, C22C33/04, C23G1/08, C22C38/46, C23G1/19, C22C38/02, C21D8/06, C22C38/34
【公开号】CN105648352
【申请号】
【发明人】焦德宏
【申请人】万宝力不锈钢制品（东莞）有限公司
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年4月15日