本发明属于铁素体不锈钢冶金和热处理领域，具体涉及一种304不锈钢及其制备方法。
背景技术：
近年来，随着人们对饮食健康的日益重视，不锈钢制品中的重金属离子析出量渐渐进入人们的视野，据相关研究显示，不锈钢在酸洗环境中，可析出铅，镉，铬，镍，钡，砷，锑，硒等多种重金属元素，而这些重金元素对人的身体都会造成较大的伤害，因此，各个国家都在积极制定限制这些重金属元素在不锈钢中的析出标准，尤其是欧，美，日等发达国家，在使用食品接触用的不锈钢时，制定了非常严格的安全标准，以此保证国民的食品安全。中国一方面由于不太熟悉国外的相关食品安全标准，另一方面由于没有专门食品接触行业使用的高等级不锈钢，因此在出口餐具，炊具，厨具制品时往往受阻。
目前，食品接触行业在不锈钢材料使用这一块所遭遇的最大的门槛便是诸多发达国家制定的重金属析出标准，国内企业出口的餐具，炊具，厨具制品等在国外海关可能会被抽查，一旦抽查结果显示某些产品的重金属析出不符合标准，那么这一个批次的产品都可能会被退回，给国内的制备企业造成重大的经济损失。铁素体不锈钢由于耐蚀性相对较差，在进行国外重金属析出检测标准时，往往会出现不达标的情况，从而使该批次的产品都成为废品，给国内的产品制备商造成巨大损失，因此，国内餐具，炊具，厨具等制备商迫切需要一种能通过国外主流重金属析出检测标准的新型铁素体不锈钢。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种304不锈钢及其制备方法，该铁素体不锈钢通过控制各组分的含量，在制备方法上通过控制各阶段的温度和时间，使本发明产品具有良好食品安全性和优良力学性能；本发明产品抗拉强度450mpa～650mpa，屈服强度250mpa～400mpa，维氏硬度在145-175，延伸率38％～45％；本发明产品按照欧洲常用不锈钢安全检测标准(包括意大利1973标准和德国flgb标准)进行金属离子析出检测时，符合欧洲标准。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：本发明提供一种304不锈钢，按重量百分比计的成分为：c:0.005％～0.07％、si:0.50％～0.90％、mn:0.40％～1.0％、al:0.02％～0.5％、o:0％～0.005％、cr:16.0％～20.0％、n:0.005％～0.07％、ti:0％～0.3％、v：0.032％～0.4％、nb：0.04％～0.5％、稀土元素y：0.005％～0.2％，余量为铁和不可避免的杂质。
根据本发明提供的铁素体不锈钢，进一步优选的是，所述y重量百分比含量为0.005％～0.1％。
根据本发明提供的铁素体不锈钢，进一步优选的是，所述nb重量百分比含量为0.1％～0.3％。
根据本发明提供的铁素体不锈钢，进一步优选的是，所述v重量百分比含量为0.15％～0.25％。
根据本发明提供的铁素体不锈钢，进一步优选的是，所述al重量百分比含量为0.1％～0.2％。
根据本发明提供的铁素体不锈钢，优选的是，所述al和o的重量百分比含量满足al％≥10×o％。
根据本发明提供的铁素体不锈钢，优选的是，所述nb和c的重量百分比含量满足nb≥5×c％。
根据本发明提供的铁素体不锈钢，优选的是，所述v和n的重量百分比含量满足v％≥4×n％。
根据本发明提供的铁素体不锈钢，优选的是，所述al和o的重量百分比含量满足al％≥10×o％；nb和c的重量百分比含量满足nb≥5×c％；v和n的重量百分比含量满足v％≥4×n％。
本发明还提供所述的304不锈钢的制备方法，包括以下步骤：熔炼→铸锭→扒皮→锻造→锻坯→热轧→热轧退火→冷轧→冷轧退火；
所述熔炼，将铁和稀土y制成fe-y合金，所述fe-y合金中稀土y的质量分数在16-20％；
所述锻坯加热温度在1150～1200℃，保温时间不超过60s；
所述热轧的终轧温度为900～930℃；
所述热轧退火温度为900～1000℃，退火时间为3～6min；
所述冷轧的冷轧压下率大于75％；
所述冷轧退火温度900～950℃，冷轧退火时间1～2min。
根据本发明提供的铁素体不锈钢的制备方法，所述铸锭→扒皮→锻造，将fe-y中间合金和其余合金及母材成分，经过综合配料熔制后，浇注成型，铸锭经扒皮后锻造成型。
本发明有益的技术效果：
本发明提供的304不锈钢及其制备方法，该铁素体不锈钢通过控制各组分的含量，在制备方法上通过控制各阶段的温度和时间，使本发明产品具有良好食品安全性和优良力学性能；本发明产品抗拉强度450mpa～650mpa，屈服强度250mpa～400mpa，维氏硬度在145-175，延伸率38％～45％；本发明产品按照欧洲常用不锈钢安全检测标准(包括意大利1973标准和德国flgb标准)进行金属离子析出检测时，符合欧洲标准。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
实施例1：本实施例中采用的铁素体不锈钢成分及质量百分比如下：
c:0.01％、si:0.50％、mn:0.40％、al:0.2％、cr:16.0％、n:0.01％、v：0.04、nb：0.05％、o：0.005％、稀土元素y：0.005％、fe：余量。
采用传统常规的熔炼工艺方法，在投料时，采用纯铁管密封中间合金投入法。即事先制备好中间合金。中间合金的组成为fe和y的合金，合金中y的质量百分含量为16％。经综合计量计算和配料熔制后，浇注成型，最终制得高强度和高塑性的铁素体不锈钢合金材料。铸态经热锻、锻坯在1200℃下保温60s，热后热轧，热轧终轧温度930℃，1000℃的热退6min，78％压下率的冷轧以及900℃冷退90s，其抗拉强度460mpa，屈服强度270mpa，维氏硬度在155，延伸率39％。
按照欧洲常用不锈钢安全检测标准(包括意大利1973标准和德国flgb标准)进行金属离子析出检测：将试样放置于重量百分比为3％的醋酸溶液中，在100℃下浸泡30min，然后检测重金属离子的析出浓度，得到结果为：铬的析出量为0.05ppm或0.1mg/dm2，其余元素没有检出，满足欧洲常用不锈钢安全检测标准。
意大利标准规定铬小于0.1ppm，镍小于0.1ppm，锰小于0.1ppm；德国标准规定：铅小于0.01mg/dm2，镉小于0.005mg/dm2，铬小于0.4mg/dm2，镍小于0.1mg/dm2，铜小于0.5mg/dm2。
实施例2：本实施例中采用的铁素体不锈钢成分及质量百分比如下：
c:0.04％、si:0.70％、mn:0.60％、al:0.15％、cr:18.0％、n:0.04％、ti:0.15％、v：0.16％、nb：0.2％、o：0.003％、稀土y：0.1％、fe：余量。
采用传统常规的熔炼工艺方法，在投料时，采用纯铁管密封中间合金投入法。即事先制备好中间合金。中间合金的组成为fe和y的合金，合金中y的质量百分含量为18％。经综合计量计算和配料熔制后，浇注成型，最终制得高强度和高塑性的铁素体不锈钢合金材料。铸态经热锻、锻坯在1150℃下保温50s，900℃终轧温度的热轧，950℃的热退3min，79％压下率的冷轧以及950℃的冷退1min，其抗拉强度550mpa，屈服强度350mpa，维氏硬度在168，延伸率42％。
按照欧洲常用不锈钢安全检测标准(包括意大利1973标准和德国flgb标准)进行金属离子析出检测：将试样放置于重量百分比为3％的醋酸溶液中，在100℃下浸泡30min，然后检测重金属离子的析出浓度，得到结果为铬的析出量为0.02ppm或0.08mg/dm2，其余元素没有检出，满足欧洲常用不锈钢安全检测标准。
意大利标准规定铬小于0.1ppm，镍小于0.1ppm，锰小于0.1ppm；德国标准规定：铅小于0.01mg/dm2，镉小于0.005mg/dm2，铬小于0.4mg/dm2，镍小于0.1mg/dm2，铜小于0.5mg/dm2。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
1.一种304不锈钢，其特征在于，按重量百分比计的组分为：c:0.005％～0.07％、si:0.50％～0.90％、mn:0.40％～1.0％、al:0.02％～0.5％、o:0％～0.005％、cr:16.0％～20.0％、n:0.005％～0.07％、ti:0％～0.3％、v：0.032％～0.4％、nb：0.04％～0.5％、稀土元素y：0.005％～0.2％，余量为铁和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的铁素体不锈钢，其特征在于，所述al和o的重量百分比含量满足al％≥10×o％。
3.根据权利要求1所述的铁素体不锈钢，其特征在于，所述nb和c的重量百分比含量满足nb％≥5×c％。
4.根据权利要求1所述的铁素体不锈钢，其特征在于，所述v和n的重量百分比含量满足v％≥4×n％。
5.根据权利要求1所述的铁素体不锈钢，其特征在于，所述al和o的重量百分比含量满足al％≥10×o％；nb和c的重量百分比含量满足nb％≥5×c％；v和n的重量百分比含量满足v％≥4×n％。
6.一种权利要求1所述的304不锈钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：熔炼→铸锭→锻造→锻坯→热轧→热轧退火→冷轧→冷轧退火；
所述熔炼，将铁和稀土y制成fe-y合金，所述fe-y合金中稀土y的质量分数在16-20％；所述锻坯加热温度在1150～1200℃，保温时间不超过60s；
所述热轧的终轧温度为900～930℃；
所述热轧退火温度为900～1000℃，退火时间为3～6min；
所述冷轧的冷轧压下率大于75％；
所述冷轧退火温度900～950℃，冷轧退火时间1～2min。
7.根据权利要求6所述的铁素体不锈钢的制备方法，其特征在于，所述铸锭→锻造中，
将fe-y中间合金和其余合金及母材成分，经过配料熔制后，浇注成型，铸锭经扒皮后锻造成型。
技术总结