RU2419672C1 - Коррозионно-стойкая экономнолегированная сталь со структурой азотистого мартенсита для медицинских инструментов - Google Patents
Коррозионно-стойкая экономнолегированная сталь со структурой азотистого мартенсита для медицинских инструментов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2419672C1 RU2419672C1 RU2009141473/02A RU2009141473A RU2419672C1 RU 2419672 C1 RU2419672 C1 RU 2419672C1 RU 2009141473/02 A RU2009141473/02 A RU 2009141473/02A RU 2009141473 A RU2009141473 A RU 2009141473A RU 2419672 C1 RU2419672 C1 RU 2419672C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- nitrogen
- chromium
- carbon
- martensite
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам коррозионно-стойких экономнолегированных сталей со структурой азотистого мартенсита, предназначенных для изготовления медицинского инструмента. Сталь содержит углерод, хром, марганец, кремний, азот, железо и неизбежные примеси при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,2-0,3, хром 13-15, марганец 0,2-0,5, кремний 0,1-0,45, азот 0,08-0,15, железо и неизбежные примеси - остальное. Эквивалент ферритообразования Еф=%Cr+2%Si-0,75%Mn-27(%C+%N)≤6, а суммарное содержание углерода и азота составляет 0,35-0,40. Обеспечиваются более высокие характеристики твердости и коррозионной стойкости, приводящие к повышению долговечности медицинских хирургических инструментов. 2 табл.
Description
Изобретение относится к области металлургии сплавов, содержащих в качестве основы железо с заданным соотношением легирующих и примесных элементов, и предназначено для изготовления медицинского инструмента.
Известна сталь мартенситного класса 02Х13А(0,07) для медицинского инструмента, содержащая 0,02% углерода, 0,07% азота, 12,8% хрома, до 0,5% марганца, железо и неизбежные примеси - остальное [1]. Из-за низкого содержания аустенитообразующих элементов - углерода и азота - при закалке от 1050°С в стали образуется до 38% δ-феррита, который при отпуске в интервале температур 200-500°С распадается с выделением карбидов хрома, снижающих твердость и коррозионную стойкость.
Известна сталь 03Х13А(0,14), содержащая 0,03% углерода, 0,14% азота, 12,6% хрома и до 0,5% марганца, железо и неизбежные примеси - остальное [1], которая из-за низкого содержания углерода имеет низкую твердость HRC=40-43 [1].
Наиболее близкой к изобретению по назначению, составу и потребительским свойствам является сталь 30Х13, предназначенная для изготовления медицинского хирургического инструмента. Сталь 30Х13, содержащая 0,26-0,35% углерода, 12,0-14,0% хрома, до 0,8% марганца, до 0,8% кремния, железо и неизбежные примеси - остальное [2], принята нами за прототип.
Основным недостатком этой стали является недостаточная твердость (HRC≤50 [2]) и коррозионная стойкость для ряда медицинских хирургических инструментов при кратковременном контакте с человеческим организмом в ходе операций, а также в процессе стерилизационной обработки инструментов.
Техническим результатом настоящего изобретения является получение коррозионно-стойкой экономнолегированной стали со структурой азотистого мартенсита для медицинских инструментов, имеющей более высокие уровни твердости и коррозионной стойкости.
Для достижения технического результата в сталь, содержащую углерод, хром, марганец, кремний, железо и неизбежные примеси введен азот, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
углерод | 0,2-0,3 |
хром | 13-15 |
марганец | 0,2-0,5 |
кремний | 0,1-0,45 |
азот | 0,08-0,15 |
железо и неизбежные примеси | остальное. |
При этом должны выполняться следующие условия:
а) Эквивалент ферритообразования Еф≤6;
где Еф=%Cr+2% Si-0,75% Mn-27(%C+%N) [3].
б) C+N=0,35-0,40.
Выполнение условия (а) обеспечивает предотвращение образования δ-феррита и продуктов его распада в структуре стали, снижающих твердость.
Выполнение условия (б) необходимо для достижения высокой твердости стали, обеспечиваемой за счет упрочнения мартенсита.
Введение 0,08-0,15% азота в сталь, содержащую 13-15% Cr и 0,2-0,3% С увеличивает коррозионную стойкость стали согласно формуле индекса питтингостойкости: PRE=%Cr+20%N [4] и повышает твердость стали. При содержании азота менее 0,08% его влияние на коррозионную стойкость и упрочнение становится незначительным. Верхний предел содержания азота (0,15%) определяется его растворимостью в расплаве стали с 13-15% Cr. При наличии в предлагаемой стали 0,08-0,15% N возможно после закалки от 1050°С и отпуска при 450-500°С в течение 2 часов дополнительно повысить твердость стали за счет выделения карбонитридов хрома, которые по сравнению с карбидами Cr23C6 в аналогичной стали без азота более дисперсны и равномерно распределены по объему зерен [5].
Введение в сталь 13-15% хрома необходимо для обеспечения повышенного сопротивления питгинговой коррозии (PRE=14,6÷18,0) и растворимости 0,15% N. При содержании хрома менее 13% коррозионная стойкость стали недостаточна и невозможно получение при выплавке стали 0,15% N. При содержании хрома более 15% для данного химического состава затруднительно получение стали без δ-феррита, отрицательно влияющего на механические свойства.
Наличие в стали, содержащей 13-15% Cr и 0,08-0,85% N, 0,2-0,3%C необходимо для повышения твердости HRC>50. При содержании углерода менее 0,2% сталь имеет твердость HRC<50, а при концентрации углерода более 0,3% снижается коррозионная стойкость.
Предлагаемую сталь выплавляли в открытой индукционной печи емкостью 40 кг. При температуре 1100-900°С металл ковали на прутки сечением 15×15 мм и длиной 500 мм. Прутки закаливали от 1050°С в масло, подвергали обработке холодом при температуре минус 70°С в течение 1 часа с последующим отпуском при 160°С.
Твердость по шкале HRC определяли с помощью автоматизированной системы «METALTEST-Pro» (Германия).
Для оценки стойкости к питтинговой коррозии снимали анодные поляризационные кривые в растворе 3,5% NaCl. По этим кривым определяли потенциал питтингообразования ЕПО.
Результаты химического анализа предлагаемой стали и прототипа, а также результаты испытаний приведены в табл.1 и 2.
Таблица 1 | |||||||||||
Химический состав стали | |||||||||||
Сталь | № плавки | Содержание элементов, мас.% | Соотношение | ||||||||
С | N | Cr | Mn | Si | S | P | Fe | а | б | ||
Прототип | 0,33 | - | 12,6 | 0,35 | 0,24 | 0,006 | 0,010 | остальное | - | - | |
Предла-гаемая | 1 | 0,20 | 0,15 | 13,0 | 0,50 | 0,45 | 0,005 | 0,006 | остальное | 4,08 | 0,35 |
2 | 0,25 | 0,11 | 14,9 | 0,33 | 0,28 | 0,006 | 0,014 | остальное | 5,49 | 0,36 | |
3 | 0,30 | 0,08 | 15,0 | 0,20 | 0,10 | 0,005 | 0,006 | остальное | 4,79 | 0,38 |
Таблица 2 | |||||
Механические свойства и коррозионная стойкость стали | |||||
Сталь | № плавки | Обработка | Твердость HRC | Коррозионная стойкость | |
Индекс питтингостойкости (PRE) | Потенциал питтингообразования ЕПО, В (н.в.э.)* | ||||
Прототип | - | Закалка от 1050°С в масло + отпуск при 160°С | 48-50 | 12,6 | 0,31 |
Предлагае-мая | 1 | Закалка от 1050°С в масло + обработка холодом при минус 70°С + отпуск при 160°С | 52-54 | 18,0 | 0,53 |
2 | Закалка от 1050°С в масло + обработка холодом при минус 70°С + отпуск при 160°С | 55-56 | 17,1 | 0,50 | |
3 | Закалка от 1050°С в масло + обработка холодом при минус 70°С + отпуск при 160°С | 52-54 | 16,6 | 0,47 | |
* в 3,5% NaCl |
Как следует из таблиц 1 и 2, сталь предложенного состава (№1-3) обладает более высокими характеристиками твердости и коррозионной стойкости по сравнению со сталью, принятой нами за прототип. Более высокие характеристики твердости и коррозионной стойкости обеспечивают долговечность материала медицинских хирургических инструментов.
Литература
1. А.В.Макаров, Л.Г.Коршунов, В.М.Счастливцев, Н.Л.Черненко, Ю.И.Филиппов. Структура, трибологичеекие и механические свойства азотсодержащих высокохромистых сталей с мартенситной основой // ФММ, 2003, т.96, №3. С.101-112.
2. В.Г.Сорокин, М.А.Гервасьев. Стали и сплавы. Марочник. М.: ИНТЕРМЕТ ИНЖИНИРИНГ, 2001. - 608 с.
3. М.И.Гольдштейн, С.В.Грачев, Ю.Г.Векслер. Специальные стали. М.: МИСиС, 1999. - 269 с.
4. Berns Hans. Martensitic high-nitrogen steels // Steel research, 1992, vol.63, №8. P.343-347.
5. В.М.Блинов, О.А.Банных, М.В.Костина, И.А.Афанасьев, С.Я.Бецофен, М.С.Ходыев. Влияние термической обработки на структуру и свойства азотсодержащей аустенито-мартенситной стали 08Х14АН4МДБ // Металлы, 2004, №6. С.73-84.
Claims (1)
- Сталь коррозионно-стойкая экономнолегированная со структурой азотистого мартенсита для медицинских инструментов, содержащая углерод, хром, марганец, кремний, железо и неизбежные примеси, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит азот при следующем соотношении компонентов, мас.%:
углерод 0,2-0,3 хром 13-15 марганец 0,2-0,5 кремний 0,1-0,45 азот 0,08-0,15 железо и неизбежные примеси остальное,
при соблюдении следующих условий:
Еф≤6,
С+N=0,35-0,40,
где Еф=%Cr+2%Si-0,75%Mn-27(%C+%N).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009141473/02A RU2419672C1 (ru) | 2009-11-09 | 2009-11-09 | Коррозионно-стойкая экономнолегированная сталь со структурой азотистого мартенсита для медицинских инструментов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009141473/02A RU2419672C1 (ru) | 2009-11-09 | 2009-11-09 | Коррозионно-стойкая экономнолегированная сталь со структурой азотистого мартенсита для медицинских инструментов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2419672C1 true RU2419672C1 (ru) | 2011-05-27 |
Family
ID=44734885
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009141473/02A RU2419672C1 (ru) | 2009-11-09 | 2009-11-09 | Коррозионно-стойкая экономнолегированная сталь со структурой азотистого мартенсита для медицинских инструментов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2419672C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2546947C1 (ru) * | 2014-03-27 | 2015-04-10 | ООО "Комплект ТС" | Нержавеющая сталь мартенситного класса для медицинских инструментов |
RU2638873C1 (ru) * | 2016-12-26 | 2017-12-18 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) | Высокопрочная низколегированная азотосодержащая мартенситная сталь |
-
2009
- 2009-11-09 RU RU2009141473/02A patent/RU2419672C1/ru active IP Right Revival
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2546947C1 (ru) * | 2014-03-27 | 2015-04-10 | ООО "Комплект ТС" | Нержавеющая сталь мартенситного класса для медицинских инструментов |
RU2638873C1 (ru) * | 2016-12-26 | 2017-12-18 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) | Высокопрочная низколегированная азотосодержащая мартенситная сталь |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2633153C (en) | Steel for springs, process of manufacture for spring using this steel, and spring made from such steel | |
EP2546379B1 (en) | High-strength steel and high-strength bolt with excellent resistance to delayed fracture, and manufacturing method therefor | |
EP2966189B1 (en) | Semi-finished material for induction hardened component and method for producing same | |
EP2444511B1 (en) | Steel for nitriding and nitrided steel components | |
EP2058411A1 (en) | Steel for high-strength spring and heat-treated steel wire for high-strength spring | |
WO2014104113A1 (ja) | 浸炭用鋼 | |
US20110186182A1 (en) | Steel for nitrocarburizing and nitrocarburized parts | |
KR20060129244A (ko) | 마르텐사이트 크롬-질소강 및 그 사용방법 | |
KR101626227B1 (ko) | 피로 강도가 우수한 질화용 열연 강판, 질화용 냉연 강판 및 그들의 제조 방법 및 그들을 사용한 피로 강도가 우수한 자동차 부품 | |
MX2014002896A (es) | Acero al cromo con bajo contenido de carbono, reducido en vanadio y alta resistencia a la corrosion, y metodos de fabricacion. | |
CA2667291A1 (en) | Forging steel | |
RU2381295C2 (ru) | Сталь для деталей машин, способ изготовления деталей машин из этой стали и изготовленные детали машин | |
KR101031910B1 (ko) | 담금질성이 우수한 내열 디스크 브레이크용 마르텐사이트계스테인레스 강판 | |
RU2721668C2 (ru) | Двухфазная нержавеющая сталь | |
EP3115477B1 (en) | Age hardening non-heat treated bainitic steel | |
EP1302556A1 (en) | Stainless steel sheet product good of delayed fracture-strength and manufacturing method thereof | |
RU2419672C1 (ru) | Коррозионно-стойкая экономнолегированная сталь со структурой азотистого мартенсита для медицинских инструментов | |
RU2368693C2 (ru) | Колесная сталь | |
JP5233307B2 (ja) | 耐腐食性および冷間鍛造性に優れ環境から水素が入りにくい高強度鋼および金属ボルト | |
RU2349675C2 (ru) | Колесная сталь | |
JP6438253B2 (ja) | 遊技用鋼球およびその製造方法 | |
FI111273B (fi) | Korroosiota kestävä seos ja menetelmä korroosiota kestävien leikkuuvälineiden valmistamiseksi | |
KR100957319B1 (ko) | 기어용 보론강 및 이를 이용한 기어 제조 방법 | |
RU2546947C1 (ru) | Нержавеющая сталь мартенситного класса для медицинских инструментов | |
RU2654093C2 (ru) | Высокопрочная высокотвердая сталь и способ производства листов из нее |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121110 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20151127 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161110 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20190517 |
|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20210722 |