DE2002175B2

DE2002175B2 - Stahllegierung zur verwendung in der osteosynthese

Info

Publication number: DE2002175B2
Application number: DE19702002175
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl.-Ing.; Souresny Herbert Dipl.-Ing.; Ternitz Kohl (Österreich)
Original assignee: Vereinigte Edelstahl werke AG (VEW), Wien
Priority date: 1969-02-03
Filing date: 1970-01-19
Publication date: 1977-01-27
Also published as: CH540985A; DE2002175A1; AT309492B

Description

Tabelle 2

Mechanische Werte der Stähle A und B

Stahl σ_Οΐ2 ο_Β ό₅ ψ <χ_κ

(kp/mm2) (kp/mm*) (Vo) (%) (mkp/cm²) Permeabilität Dauerbiegewechsel-Gauß/Oersted Festigkeit
(kp/mm²)

A	48.2	87,2	51,6	66,4	28,8
B	48,7	87,9	48,8	55,1	25,3

Die beiden genannten Stähle A und B wurden auf Stabstahl ausgeschmiedet und bei 1150⁰C zirka 30 min lösungsgeglüht. Nach dieser Wärmebeh-uidlung ist das Gefüge der angeführten Stähle rein austenitisch. £s liegen keine Fremdphasen, wie Deltaferrit, Nitride, Sigmaphase oder Chiphase, vor, was sich auf die Korrosionsbeständigkeit vorteilhaft auswirkt.

Aus den Permeabilitätswerten, die in einem Feld von 100 Oersted gemessen wurden, ist ersichtlich, daß die 38
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Stähle als nichtmagnetisierbar anzusehen sind.

Die erfindungsgemäß zur Verwendung in der Osteosynthese vorgeschlagenen Stähle besitzen neben einer guten Verarbeitbarke:t eine höhere Korrosionsbeständigkeit sowie eine derart hohe 0,2%-Dehngrenze im lösungsgeglühten Zustand, daß sie vor allem zur Verwendung in der Unfallchirurgie besonders geeignet sind.

Claims

't

Patentanspruch:

Verwendung austenitischer, korrosionsbeständiger Chrom-Nickel-Molybdän-Stickstoff-Stahllegie- s rungen, bestehend aus maximal 0,05% Kohlenstoff, maximal 2,00% Silizium, 0 bis 10,00% Mangan, 20,00 bis 28,00% Chrom, 10,00 bis 20,00% Nickel, 1,00 Ms 5,00% Molybdän, 0,20 bis 0,80% Stickstoff, gegebenenfalls Titan und Niob/Tantal einzeln oder gemeinsam bis zu 2,00%, Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen, mit einer Mindeststreckgrenze (0,2%-Dehngrenze) von 35 kp/mm² zur Herstellung von Gegenständen für die Osteosynthese, wie Knochennägel, Sonden, Nadeln, Klammern, Stifte und Werkzeuge zur Einbringung der genannten Teile in den Körper.

Zur Herstellung künstlicher Ersatzteile für das Innere des menschlichen oder tierischen Körpers ist es bereits seit langem bekannt, Chrom-Nickel-Stähle mit 0,1 bis 0,4% Kohlenstoff. 18 bis 23% Chrom und 5 bis 10% Nickel zu verwenden. Derartigen Stählen, die u. a. bis zu 1% Kohlenstoff, 12 bis 40% Chrom, 7 bis 25% Nickel enthalten konnten, noch bis zu 6% Tantal, Niob, Zirkon, Uran sowie seltene Erden zuzulegieren, wurde ebenfalls schon vorgeschlagen. In neuerer Zeit haben nichtrostende, austenitische Stähle des Typs X 5 CrNiMo 18 12 mit unter 0,07% Kohlenstoff, maximal 2% Mangan, maximal 2% Silizium, 17.5% Chrom, 13% Nickel, 2,75% Molybdän, Rest Eisen, in der Osteosynthese Verwendung gefunden. Neben diesen Stählen gelangten noch Kobalt-Molybdän-Gußlegierungen für ärztliche und zahnärztliche Zwecke zur Einführung, die 0,25% Kohlenstoff, 0,5% Silizium, 0,5% Mangan, 27% Chrom, bis zu 2% Eisen. 5.5% Molybdän. 2,8% Nickel. Rest zirka 60% Kobalt enthalten.

Im allgemeinen konnten die Stähle des Typs X 5 CrNiMo 18 12 bisher entsprechen, obwohl deren Beständigkeit im menschlichen oder tierischen Körper nicht an die der CoMo-Gußlegierungen heranreicht und ihre Festigkeitswerte, insbesondere die Dauerfestigkeit, in vieler Fällen nicht genügen, um den Forderungen und Wünschen der Medizin, insbesondere der Unfallchirurgie, nachzukommen. Die entweder zu niedrige Festigkeit oder bei Anheben dieser Eigenschaften sich jedoch vermindernde besondere Korrosionsbeständigkeit brachten immer wieder Schwierigkeiten bei der Verwendung von Gegenständen aus den bekannten Stählen für ärztliche und zahnärztliche Zwecke mit sich. Stähle, die für künstliche Ersatzteile im Inneren des menschlichen und tierischen Körpers Verwendung finden, wie Nadeln, Sonden, Knochennagel und auch Kauwerkzeuge, müssen nämlich neben einer guten Verarbeitbarkeit auch entsprechend bearbeitet werden können und darüber hinaus eine äußerst gute Korrosionsbeständigkeit sowie hohe Festigkeit besitzen.

Die Erfindung betrifft die Verwendung austenitischer, korrosionsbeständiger Chrom-Nickel-Molybdän-Stickstoff-Stahllegierungen, bestehend aus maximal 0,05% Kohlenstoff, maximal 2,00% Silizium, 0 bis 10,00% Mangan 20,00 bis 28,00% Chrom, 10,00 bis 20,00% Nickel, Ί,ΟΟ bis 5,00% Molybdän, 0,20 bis 0,80% Stickstoff gegebenenfalls Titan und Niob/Tantal einzeln oder gemeinsam bis zu 2,00%, Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen mit einer Mindeststreckgrenze (0,2%-Dehngrenze) von 35ii_P/mm2 zur Herstellung von Gegenständen für die Osteosynthese wie Knochennägel, Sonden, Nadeln, Klammern, Stifte und Werkzeuge zur Einbringung der genannten Teile in den Körper. .

Der nach der Erfindung vorgeschlagene Stahl besitzt auf Grund des höheren Chromgehaltes eine gegenüber dem Stahl X 5 CrNiMo 18 i 2 wesentlich verbesserte Korrosionsbeständigkeit. Der höhere Chromgehalt bewirkt ferner eine Erweiterung der Stickstofflösltchkeit Stickstoffgehalte von 0.2 bis 0,8% können daher bei den üblichen Schmelz- und Gießbedingungen ohne Schwierigkeiten eingebracht werden. Es gelingt auch, diesen Stickstoffanteil bei Lösungstemperatur vollkommen in Lösung zu halten. Damit erreicht man in Verbindung mit den abgestimmten Nickel- und Molybdängehalten einen vollkommen homogenen, von Ausscheidungen freien Austenit. der für die Verwendung solcher Stähle im menschlichen Körper wegen der geforderten besonderen Korrosionsbeständigkeit von wesentlicher Bedeutung ist. Überdies bewirkt der hohe Stickstoffgehalt eine starke Erhöhung der 0,2%-Dehngrenze. der Zugfestigkeit und der Dauerfestigkeit. Ein Erschmelzen oder Umschmelzen der erfindungsgemäßen Stähle im Vakuum oder mittels Elektroschlacke-Umschmelzverfahren kann mitunter zweckmäßig sein, ist aber nicht notwendig.

Die bisher auf diesem Gebiet verwendeten Stähle, beispielsweise des Typs X 5 CrNiMo 18 12, erreichen im lösungsgeglühten Zustand nur eine 0,2%-Dehngrenze von 21 bis 25 kp/mm^J, während der nach der Erfindung vorgeschlagene Stahl je nach dem Stickstoffgehalt 0,2%-Dehngrenzen von 35 bis 60 kp/mm² ergibt. Der hohe Stickstoffgehalt ermöglicht es auch, den Molybdängehalt gegenüber dem des Stahls X 5 CrNiMo 18 12 anzuheben, ohne daß störender Deltaferrit im Gefüge auttritt. Die Erhöhung sowohl des Chrom- als auch des Molybdängehalts führt zu einer wesentlichen Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit gegenüber dem bisher verwendeten Stahl X 5CrNiMo 18 12.

Innerhalb der erfindungsgemäß zu verwendenden Stähle erweisen sich solche mit maximal 0,03% Kohlenstoff, maximal 1,00% Silizium, 0,50 bis 2,00% Mangan, 22,00 bis 26,00% Chrom, 14,00 bis 18,00% Nickel. 2,50 bis 4,00% Molybdän und 0,30 bis 0,50% Stickstoff als besonders günstig.

An Hand von zwei nach der Erfindung zvi verwendenden Stählen werden die mechanischen Gütewerte sowie die für den Verwendungszweck nicht unwesentliche Permeabilität wiedergegeben.

Tabelle 1

Chemische Zusammensetzung der Stähle A und B

Stahl C Si Mn Cr Ni Mo N A
B 0,030
0.026 0,52
0,51 1,06
0,96 23,59
25,03 15,32
15,55 2,68
2,92 0,38
0,40