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2022/9/6 10:41:39手术器械一般采用不锈钢制造。工业上使用的不锈钢有80多种,但考虑到弹性、硬度、刚度、耐磨性、抗拉强度和韧性等综合因素,只有10种不锈钢适合制造手术器械。目前,马氏体不锈钢是常用的手术器械,其次是奥氏体和铁素体。然而,马氏体不锈钢的防锈性能和相关性能在不锈钢家族中并不令人满意。中国每年都有很多关于手术器械腐蚀的投诉;奥氏体和铁素体不锈钢的应用范围有限,因为它们不能通过热处理进行硬化。鉴于这些因素,早在20世纪70年代和80年代,国外就有不锈钢用于手术器械的沉淀和硬化案例。
在奥氏体不锈钢的前提下发展出沉淀硬化不锈钢。由于其元素比例适中,在火灾条件下具有奥氏体组织,因此冷加工性能优异,易于轧制成钢带和箔,冷暴力后,可转化为马氏体,从而显著提高钢的强度。因为这种钢含有沉淀硬化的效果Mo,Cu,Al,B等元素,所以强度可以进一步提高。沉淀硬化,也称沉淀强化,是指溶质原子在过饱和固溶体中的偏聚区和溶解颗粒分布在基底中的金属的热处理方法。根据合金成分,沉淀硬化不锈钢可分为马氏体型、半奥氏体型和奥氏体型。根据我国2007年实施的国家标准,有四种型号的沉淀硬化不锈钢,即05Cr15Ni5Cu4Nb,05Cr17Ni4Cu4Nb(17-4PH),07Cr17Ni7Al(17-7PH)和07Cr15Ni7Mo2AI(PH15-7Mo)。其中:含铜沉淀硬化不锈钢05Cr17Ni4Cu4Nb(以下简称17-4PH)机械性能好,可硬化。在大多数情况下,其防锈性能并不低于奥氏体不锈钢,一般用于航空航天、食品、核工业轴、汽轮机等部件的腐蚀性环境和高强度要求。根据17-4PH对于钢材的这些特性,笔者认为这种钢材特别适合制造一些特殊使用条件的优质手术器械。本文主要结合17-4PH冷热加工工艺讨论钢在手术器械中的应用。
05Cr17Ni4Cu4Nb[GB120-2007)化学成分规格如表1所示。
05Cr17Ni4Cu4Nb机械性能要求如表2所示。
05Cr17Ni4Cu4Nb耐腐蚀性如表3所示。
17-4PH钢的加工性能
能够处理17-4的淬火和硬化状态PH钢材进行机械加工,加工条件随材料硬度的变化而变化。通常使用高速钢刀具或润湿硬质合金刀具进行加工。
(1)热成形热成形的环境温度为950~1200℃。固溶处理和时效处理应采用完整的热处理方法。
(2)冷成型只能在变软的条件下进行,条件相对严格。冷加工后,通过固溶处理及时处理,增强了晶间的耐腐蚀性。轧制、弯曲等.在变软条件下,应进行工作过程,以免造成裂开。
(3)切割热切割(等离子体、锯切等)。).考虑到热变质部分,应适当控制切割程序。切割后,研磨以去除氧化层。切割、冲压、锯切等。可用于机械切割。
(4)热处理17-4)PH材料的热处理方法接近普通马氏体不锈钢的热处理操作。选择真空热处理或保护大气热处理可以获得满意的效果。一般17-4PH钢中使用的热处理方法是固溶+时效处理。钢的马氏体开始温度变化(Ms):130℃;改变停止温度(Mf):30℃;固溶温度:1050±25)℃x30min~1h,水冷或油冷至25℃下面。根据不同的产品最终性能要求,固溶处理后可选择四种时效工艺(见表2),其中480℃×2h时效处理后,硬度可达到40HRC以上,获得*高的力学性能。在较高的时效温度下620℃接下来,可以获得更高的延展性。在生产实践中选择真空高压气淬也能达到技术标准。
(5)焊接174PH钢材具有良好的焊接性能,可采用一般的电弧焊和电阻焊接工艺进行焊接,即17-4可采用其他不锈钢焊接工艺PH钢。另一个主要优点是焊接前不需要预热。由于其自身的马氏体结构特性,焊接金属中的低氧含量保持了良好的韧性和延展性。为了防止冷裂,应尽量避免渗氢。17-4PH钢可以用相同的填充金属焊接。如果焊接时不需要考虑17-4PH奥氏体填充金属也可以用于机械性能,以后不需要热处理。在实践中,我们将是17-4PH与普通马氏体钢焊接,效果相同。
(6)表面处理17-4)PH钢材的表面处理方法与普通不锈钢基本相同。在研磨、喷砂、抛光和钝化过程中,对钢材没有特殊要求。17-4PH钢具有很强的耐腐蚀性,因此可以根据商品的使用要求选择明亮或哑光等表面处理工艺,从而达到满意的效果。只需注意不同材料的组合,17-4PH钢的表面颜色与普通不锈钢略有不同。
与普通不锈钢相比,17-4PH钢具有较高的耐腐蚀性和良好的热冷加工性能,加工工艺相对简单,适合制造一些具有特殊使用要求的优质手术设备。随着技术的进步,其应用范围有望继续扩大。当然,在这个阶段,考虑到制造成本和其他因素。沉淀硬化不锈钢更适合制造具有特殊使用条件和高附加值的产品。