CN102162066A - 一种医用马氏体不锈钢材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种医用马氏体不锈钢材料及其制备方法，按重量百分比其化学成分组成为：碳C 0.2～0.4％，铬Cr 15～18％，钼Mo 1.5～4％，锆Zr≤0.05％，硅Si≤1.0％，锰Mn≤1.0％，硫S＜0.03％，磷P＜0.03％，余量为铁Fe；其制备方法，包括如下步骤：(1)按所述的化学成分及其重量百分比范围，进行熔炼、浇铸钢锭；(2)将钢锭加热至1050～1100℃，进行锻造开坯或锻造锻件；(3)将钢坯再加热至1050～1100℃，进行轧制，然后炉冷至500℃，空冷退火处理；(4)经机械加工，制得医疗器械产品部件；(5)将医疗器械产品部件，在真空热处理炉中加热至950～1050℃，空冷淬火处理，获得成品。本发明不锈钢材料具有无毒性、强度高、耐腐蚀、不生锈、易加工、可焊接、硬度HRC值能达到45～60的特点。

Description

一种医用马氏体不锈钢材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种医用不锈钢材料，尤其涉及一种医用马氏体不锈钢材料及其制备方法，属于医疗器械材料技术领域。

背景技术

在医疗器械领域中，对于在高温蒸汽灭菌和接触血液、体液、生理盐水的环境下使用的材料和产品，在力学性能和耐蚀性方面具有特殊要求，要求不腐蚀、不生锈、强度高、硬度高、抗击打、刃口锋利、不断刃、不卷刃。

目前，国内通常采用Cr13、9Cr18等马氏体不锈钢制作医疗器械，这类钢种，虽然通过淬火处理，硬度能满足要求，但抗氧化、耐腐蚀性能低，使用过程易生锈，焊接时易硬化，近年来逐渐被0Cr17Ni4Cu4Nb(简称17-4)马氏体沉淀硬化不锈钢所取代，这种钢低碳、高铬且含铜，故其耐蚀性、抗生锈能力强，可焊性佳，但其缺点是时效处理后硬度偏低，其HRC值最高为42，正常生产中，一般为40左右，不适合制作骨凿、骨钻或剪切等刃口锋利的器械。同时，热处理工艺复杂、以及由于含镍、铌等元素，造价偏高。因此，专用医疗器械新材料的研制，在业内倍受期待和关注。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种医用马氏体不锈钢材料及其制备方法，该不锈钢材料具有无毒性、强度高、耐腐蚀、不生锈、易加工、可焊接、硬度HRC值能达到45～60的特点。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供的一种医用马氏体不锈钢材料，按重量百分比其化学成分组成为：碳C 0.2～0.4％，铬Cr 15～18％，钼Mo 1.5～4％，锆Zr≤0.05％，硅Si≤1.0％，锰Mn≤1.0％，硫S＜0.03％，磷P＜0.03％，余量为铁Fe。

本发明提供的一种医用马氏体不锈钢材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)所述的化学成分及其重量百分比范围，采用电弧炉、非真空感应炉、真空感应炉进行熔炼、浇铸钢锭；

(2)将钢锭加热至1050～1100℃，进行锻造开坯或锻制成形状简单的锻件；

(3)将钢坯再加热至1050～1100℃，进行轧制加工成棒材、板材，然后炉冷至500℃，空冷退火处理；

(4)经机械加工，制得医疗器械产品部件；

(5)将医疗器械产品部件，在真空热处理炉中加热至950～1050℃，空冷淬火处理，获得成品医疗器械产品部件。

本发明提供的一种医用马氏体不锈钢材料及其制备方法，通过提高不锈钢中的铬Cr含量，来保持钢的耐腐蚀性和不生锈性，选择中碳含量，既提高不锈钢的抗生锈能力，又可形成一定数量的碳化物，强化基体提高强度和硬度；加入适量钼Mo，强化基体并改善抗蚀能力；微量锆Zr可净化晶界提高塑性；与适量C配比，通过淬火发生马氏体相变，来提高钢的硬度，HRC值能达到45～60。本发明提供的马氏体不锈钢，与Cr13、9Cr18马氏体不锈钢相比，主要优点在于抗腐蚀不生锈，可焊接；而且比0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢硬度高，化学成分简单，价格便宜。

具体实施方式

下面对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供的一种医用马氏体不锈钢材料，按重量百分比其化学成分组成为：碳C 0.2～0.5％，铬Cr 15～18％，钼Mo 1.5～4％，铌Nb 1～2％，锆Zr≤0.05％，硅Si≤1.0％，锰Mn≤1.0％，硫S＜0.03％，磷P＜0.03％，余量为铁Fe。

其制备方法，包括如下步骤：

(1)按所述化学成分及其重量百分比范围，根据批量生产情况，大量生产应采用电弧炉进行熔炼、浇铸钢锭；少量生产采用非真空感应炉熔炼、浇铸钢锭，降低成本；特殊情况下，采用真空感应炉进行熔炼、浇铸钢锭，进一步提高钢材质量；

(2)将钢锭加热至1050～1100℃，进行锻造开坯或锻制成形状简单的锻件；终锻时间温度为800℃，热加工后缓慢冷却至常温；

(3)将钢锭再加热至1050～1100℃，进行轧制加工成棒材、板材，然后放入800℃～850℃的炉中，随炉冷却至500℃，空冷退火处理，使之转变成珠光体，硬度降低HB≤230，便于切削加工；

(4)经机械切削、打磨抛光加工，制得医疗器械产品部件；

(5)将医疗器械产品部件，在真空热处理炉中加热至950～1050℃，空冷淬火处理，这时钢中组织为马氏体和碳化物，其HRC硬度可达45～60，室温抗拉强度高达900MPa以上，且退火状态下可焊性良好，抗腐蚀不生锈。

本发明提供的一种医用马氏体不锈钢材料及其制备方法，通过提高不锈钢中的铬Cr含量，来保持钢的耐腐蚀性和不生锈性，选择中碳含量，既提高不锈钢的抗生锈能力，又可形成一定数量的碳化物，强化基体提高强度和硬度；加入适量钼Mo，强化基体并改善抗蚀能力；微量锆Zr可净化晶界提高塑性；与适量C配比，通过淬火发生马氏体相变，来提高钢的硬度，能够使HRC值能达到45～60。

本发明提供的马氏体不锈钢，与Cr13、9Cr18马氏体不锈钢相比，主要优点在于抗腐蚀不生锈，可焊接；而且比0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢硬度高，化学成分简单，价格便宜。

实施例1

根据本发明所述的不锈钢化学成分范围及其配比，进行配料，用真空感应炉熔炼3炉，分别浇铸3支20公斤钢锭，其化学成分列于表1。

表1实施例1提供的医用马氏体不锈钢材料的化学成分

其中Zr为配料成分。

上述3支钢锭经1075±25℃加热，然后锻造成Φ10、Φ20、Φ30mm圆棒和20×20×500mm方料；终锻温度850℃，然后空冷至室温。

上述坯料再次加热至1075±25℃，分别轧制成医疗器械产品部件，如锤头、骨凿、骨钻、钢丝钳子等，热轧后放入850℃的炉中冷却到500℃，取出空冷。

最后将上述成品进行真空热处理，处理温度为980±20℃，然后进行30分钟空冷淬火，其硬度测试结果列于表2；淬火后的力学性能测试结果列于表3。

表2实施例1提供的医用马氏体不锈钢材料的淬火后硬度测试值

表3实施例1提供的医用马氏体不锈钢材料的室温力学性能

实施例2

根据本发明所述的不锈钢化学成分范围及其配比，进行配料，用150kg非真空感应炉熔炼2炉，并分别浇铸2支140kg钢锭，其化学成分列于表4。

表4实施例2提供的医用马氏体不锈钢材料的化学成分

其中Zr为配料成分。

上述2支钢锭加热至1075±25℃，然后锻造开坯，非01-1炉号钢锭锻造成Φ50mm圆棒，非01-2炉号钢锭锻造成宽200×厚45mm板坯；终锻温度850℃，然后空冷至室温。

上述坯料再次加热至1075±25℃，分别轧制成Φ14、16、18、20mm的棒材，和厚18、20、25mm×宽200mm的板材，热轧后放入850℃的炉中冷却到500℃，取出空冷。

将上述棒材和板材经机械加工，制成140件髓腔铰刀和65件髓腔锉成品。

将上述成品，一起进行真空热处理，处理温度为980±20℃，进行30分钟空冷淬火。处理后硬度测试结果列于表5，力学性能列于表6.

表5实施例2提供的医用马氏体不锈钢材料的淬火后硬度测试值

表6实施例2提供的医用马氏体不锈钢材料的室温力学性能

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种医用马氏体不锈钢材料，其特征在于，按重量百分比其化学成分组成为：碳C 0.2～0.4％，铬Cr 15～18％，钼Mo 1.5～4％，锆Zr≤0.05％，硅Si≤1.0％，锰Mn≤1.0％，硫S＜0.03％，磷P＜0.03％，余量为铁Fe。

2.一种医用马氏体不锈钢材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)按权利要求1所述的化学成分及其重量百分比范围，采用电弧炉、非真空感应炉、真空感应炉进行熔炼、浇铸钢锭；

(2)将钢锭加热至1050～1100℃，进行锻造开坯或锻制成形状简单的锻件；

(3)将钢坯再加热至1050～1100℃，进行轧制加工成棒材、板材，然后炉冷至500℃，空冷退火处理；

(4)经机械加工，制得医疗器械产品部件；

(5)将医疗器械产品部件，在真空热处理炉中加热至950～1050℃，空冷淬火处理，获得成品医疗器械产品部件。