Stale
austenityczne i
ich zastosowanie
w stomatologii.

Martyna Melska & Błażej Stankiewicz

Materiały Inżynierskie z Elementami Inżynierii

Stomatologicznej.



Stal jest to stop żelaza z węglem o

zawartości węgla do 0,2%,

przerabiany plastyczne i obrabiany

cieplnie.



Austenit- roztwór stały w żelazie ,

zawierający nie więcej niż 1,7%C.
Występuje w zakresie temperatur

710-1535C.

Biomateriał:



Materiał biomedyczny przeznaczony

jest do pracy w środowisku tkanek.

Z biomateriałów produkuje się

implanty przeznaczone są do leczenia,

poprawienia i zastąpienia

(częściowego lub całkowitego) tkanki

lub narządu i spełniania jego funkcji.



Istnieje duża grupa materiałów

biomedycznych, które są stosowane w

bioinżynierii.

Implant stomatologiczny

Proteza Stawu

Stenty



Stale o strukturze austenitycznej

mają wyższe własności

mechaniczne, większą odporność

na korozję i mniejszą skłonność

do rozrostu ziarn niż stale o

strukturze ferrytycznej.

Stale austenityczne:



Wykorzystywane są głównie do

wytwarzania implantów takich jak:



płytki,



wkręty,



groty,



druty,



gwoździe,



stabilizatory,



klamry i



stenty.

Skład chemiczny stali powinien

zagwarantować jednofazową i

paramagnetyczną strukturę

austenityczną, dobre własności

mechaniczne oraz odpowiednią

odporność korozyjna.

Do określania struktury stali o

złożonym składzie

chemicznym wykorzystuje sie

wykres Schafflera. Wykres ten

przedstawia rodzaj

otrzymanej struktury w

zależności

od równoważników chromu i

niklu.

Równoważnik Cr=%Cr+

%Mo+1,5%Si+0,5%Nb

Rys. 1 Wykres Shafflera uwzględniający równoważnik Cr i Ni.

R

ó

w

n

o

w

a

ż

n

ik

N

i=

%

N

i+

3

0

%

C

+

0

,5

%

M

n



Podstawowymi dodatkami

stopowymi w stalach

austenitycznych są: Chrom, Nikiel

i Molibden, ponadto występują

tez: Krzem, Mangan oraz Azot i

Niob.

Chrom:



Zapewnia dobrą odporność

korozyjną w ośrodkach

utleniających.



Dodatkowo pierwiastek ten

występujący w stężeniu >13%

wytwarza w sposób samorzutny

warstwę tlenkową na

powierzchni, chroniąca stal przed

środowiskiem korozyjnym.

Chrom o czystości >99,999%, oraz sześcian wykonany z chromu

o czystości 99,96%

Nikiel:



Nikiel jest stabilizatorem

austenitu, hamującym rozrost

ziarn.



Nie tworzy węglików w stalach,

zwiększa plastyczność i

odporność na korozję

naprężeniowa materiału.

Nikiel elektrolityczny i kostka wykonana z niklu (1cm3)

Molibden:



Molibden podobnie jak Chrom

zwiększa odporność korozyjna

tych stali, głównie na korozje

wżerowa.

Fragment molibdenu krystalicznego i kostka wykonana z Molibdenu

(1cm3)



Stale Cr-Ni-Mo, są najtańszymi biomateriałami

metalowymi.

Stale Cr-Ni-Mo:



Mała odporność na działanie

korozji szczelinowej,

wżerowej, naprężeniowej i

zmęczeniowej,



Dobrą odporność na korozję

naprężeniową w roztworach

fizjologicznych.

Stale Cr-Ni-Mo:



Można stwierdzić, że

odporność stali Cr-Ni-Mo na

niszczenie korozyjne jest

uzależniona od struktury oraz

jakości i grubości warstwy

pasywnej.

Skład chemiczny stali najczęściej
stosowanej do produkcji implantów:

Tabela nr 1: skład chemiczny stali AISI 316L (X2CrNiMo17-13) wg normy PN-

86020.

Stężenie pierwiastków % masowy

C

Cr

Ni

Mo

Mn

Si

P

S

<0,03

16,0-

18,0

12,0-

15,0

2-2,5

<2,0

0,8

<0,045 <0,03

Stopy na osnowie

Kobaltu:



Stopy na osnowie kobaltu

charakteryzują sie dobrymi

własności mechanicznymi i dobrą

biotolerancją, wynikająca z

występowania na ich powierzchni

warstewki pasywnej.



Ze stopów tych produkowano

endoprotezy stawu biodrowego,

kolanowego i skokowego oraz

wszelkiego rodzaju płytki, wkręty

kostne, druty, groty.



Obecnie materiał ten szeroko

wykorzystywany jest w

stomatologii.

Wytwarza sie z niego

różnego rodzaju elementy protez

stałych , ruchomych i

szkieletowych.



Stopy na osnowie kobaltu dzięki

zawartości chromu i molibdenu

posiadają wysoką odporność na

korozję, zarówno w

temperaturach normalnych jak i

podwyższonych.



Pierwiastki te zwiększają

odporność na działanie kwasów,

zapewniają dobrą odporność na

korozję szczelinową i wżerową w

środowisku kwaśnym i

neutralnym, oraz wysoką

odporność na działanie korozji

naprężeniowej i zmęczeniowej.

Stopy na osnowie

Tytanu:



Tytan i jego stopy spośród

wszystkich biomateriałów

metalicznych jest obecnie

najlepszym tworzywem na

różnego rodzaju implanty.



Tytan posiada dobre własności

mechaniczne oraz bardzo dobrą

odpornością korozyjną i

biokompatybilność.



Bardzo dobra biotolerancja tytanu

w środowisku żywego organizmu

powoduje występowanie procesu

osteointegracji.



Warstewka TiO

2

zabezpiecza przed

korozją.



Ze stopów tytanu produkowane są

m.in. Wkręty kostne, płytki,

wyroby protetyczne.

Bibliografia:



L.A.Dobrzański „Podstawy Nauki o
Materiałach”, Warszawa, 2004.



Jan Marciniak „Biomateriały”.
Wydawnictwo Politechniki Śląskiej,
Gliwice 2002.



Jan Marciniak „Biomateriały w
stomatologii”, Wydawnictwo Politechniki
Śląskiej, Gliwice 2008.



Laboratorium nauki o materiałach,
Politechnika Łódzka, Instytut Inżynierii
Materiałowej, 2008.