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1.4542(17-4PH)不銹鋼加工及應用
  • 發(fā)布日期:2022-09-06      瀏覽次數(shù):1149
    • 手術器械一般采用不銹鋼制造。工業(yè)上使用的不銹鋼有80多種,但考慮到彈性、硬度、剛度、耐磨性、抗拉強度和韌性等綜合因素,只有10種不銹鋼適合制造手術器械。目前,馬氏體不銹鋼是常用的手術器械,其次是奧氏體和鐵素體。然而,馬氏體不銹鋼的防銹性能和相關性能在不銹鋼家族中并不令人滿意。中國每年都有很多關于手術器械腐蝕的投訴;奧氏體和鐵素體不銹鋼的應用范圍有限,因為它們不能通過熱處理進行硬化。鑒于這些因素,早在20世紀70年代和80年代,國外就有不銹鋼用于手術器械的沉淀和硬化案例。

      在奧氏體不銹鋼的前提下發(fā)展出沉淀硬化不銹鋼。由于其元素比例適中,在火災條件下具有奧氏體組織,因此冷加工性能優(yōu)異,易于軋制成鋼帶和箔,冷暴力后,可轉化為馬氏體,從而顯著提高鋼的強度。因為這種鋼含有沉淀硬化的效果Mo,Cu,Al,B等元素,所以強度可以進一步提高。沉淀硬化,也稱沉淀強化,是指溶質原子在過飽和固溶體中的偏聚區(qū)和溶解顆粒分布在基底中的金屬的熱處理方法。根據(jù)合金成分,沉淀硬化不銹鋼可分為馬氏體型、半奧氏體型和奧氏體型。根據(jù)我國2007年實施的國家標準,有四種型號的沉淀硬化不銹鋼,即05Cr15Ni5Cu4Nb,05Cr17Ni4Cu4Nb(17-4PH),07Cr17Ni7Al(17-7PH)和07Cr15Ni7Mo2AI(PH15-7Mo)。其中:含銅沉淀硬化不銹鋼05Cr17Ni4Cu4Nb(以下簡稱17-4PH)機械性能好,可硬化。在大多數(shù)情況下,其防銹性能并不低于奧氏體不銹鋼,一般用于航空航天、食品、核工業(yè)軸、汽輪機等部件的腐蝕性環(huán)境和高強度要求。根據(jù)17-4PH對于鋼材的這些特性,筆者認為這種鋼材特別適合制造一些特殊使用條件的優(yōu)質手術器械。本文主要結合17-4PH冷熱加工工藝討論鋼在手術器械中的應用。

      05Cr17Ni4Cu4Nb[GB120-2007)化學成分規(guī)格如表1所示。

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      05Cr17Ni4Cu4Nb機械性能要求如表2所示。

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      05Cr17Ni4Cu4Nb耐腐蝕性如表3所示。

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      17-4PH鋼的加工性能

      能夠處理17-4的淬火和硬化狀態(tài)PH鋼材進行機械加工,加工條件隨材料硬度的變化而變化。通常使用高速鋼刀具或潤濕硬質合金刀具進行加工。

      (1)熱成形熱成形的環(huán)境溫度為950~1200℃。固溶處理和時效處理應采用完整的熱處理方法。

      (2)冷成型只能在變軟的條件下進行,條件相對嚴格。冷加工后,通過固溶處理及時處理,增強了晶間的耐腐蝕性。軋制、彎曲等.在變軟條件下,應進行工作過程,以免造成裂開。

      (3)切割熱切割(等離子體、鋸切等)。).考慮到熱變質部分,應適當控制切割程序。切割后,研磨以去除氧化層。切割、沖壓、鋸切等??捎糜跈C械切割。

      (4)熱處理17-4)PH材料的熱處理方法接近普通馬氏體不銹鋼的熱處理操作。選擇真空熱處理或保護大氣熱處理可以獲得滿意的效果。一般17-4PH鋼中使用的熱處理方法是固溶+時效處理。鋼的馬氏體開始溫度變化(Ms):130℃;改變停止溫度(Mf):30℃;固溶溫度:1050±25)℃x30min~1h,水冷或油冷至25℃下面。根據(jù)不同的產品最終性能要求,固溶處理后可選擇四種時效工藝(見表2),其中480℃×2h時效處理后,硬度可達到40HRC以上,獲得*高的力學性能。在較高的時效溫度下620℃接下來,可以獲得更高的延展性。在生產實踐中選擇真空高壓氣淬也能達到技術標準。

      (5)焊接174PH鋼材具有良好的焊接性能,可采用一般的電弧焊和電阻焊接工藝進行焊接,即17-4可采用其他不銹鋼焊接工藝PH鋼。另一個主要優(yōu)點是焊接前不需要預熱。由于其自身的馬氏體結構特性,焊接金屬中的低氧含量保持了良好的韌性和延展性。為了防止冷裂,應盡量避免滲氫。17-4PH鋼可以用相同的填充金屬焊接。如果焊接時不需要考慮17-4PH奧氏體填充金屬也可以用于機械性能,以后不需要熱處理。在實踐中,我們將是17-4PH與普通馬氏體鋼焊接,效果相同。

      (6)表面處理17-4)PH鋼材的表面處理方法與普通不銹鋼基本相同。在研磨、噴砂、拋光和鈍化過程中,對鋼材沒有特殊要求。17-4PH鋼具有很強的耐腐蝕性,因此可以根據(jù)商品的使用要求選擇明亮或啞光等表面處理工藝,從而達到滿意的效果。只需注意不同材料的組合,17-4PH鋼的表面顏色與普通不銹鋼略有不同。

      與普通不銹鋼相比,17-4PH鋼具有較高的耐腐蝕性和良好的熱冷加工性能,加工工藝相對簡單,適合制造一些具有特殊使用要求的優(yōu)質手術設備。隨著技術的進步,其應用范圍有望繼續(xù)擴大。當然,在這個階段,考慮到制造成本和其他因素。沉淀硬化不銹鋼更適合制造具有特殊使用條件和高附加值的產品。

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