Stale austenityczne
Stale austenityczne
stale kwasoodporne, które są najszerzej stosowane w medycynie.
odporne na korozję.
Najbardziej popularnym przedstawicielem tych stopów jest stal 316l. Jest to materiał, w którego skład wchodzą przede wszystkim chrom (16-25%) nikiel (powyżej 8%) i molibden (ok 3 %) oraz mangan i azot w mniejszych ilościach.
Zawartość węgla w stalach austenitycznych jest minimalna (C<0,003%)
wytrzymałość nawet do 1850 MPa
charakteryzują się strukturą paramagnetyczną
Chrom zmienia potenchał elektrochemiczny stali z ujemnego (-0,6 V) na dodatni (0,2 V) przy zawartości tego pierwiastka większej niż 13%. Powoduje to wzrost odporności korozyjnej w ośrodkach utleniających.
Nikiel jest pierwiastkiem który stabilizuje fazę austenitu i podwyższa energia błędów ułożenia, przez co warstwa pasywna jest trwalsza. Wraz ze wzrostem jego stężenia obserwuje się wzrost odporności na korozję naprężeniową i międzykrystaliczną.
Molibden zwiększa odporność na korozję wżerową, natomiast tytan na międzykrystaliczną.
Azot zwiększa wytrzymałość i odporność na korozję.
Stopy austenityczne występują w strukturze regularnej ściennie centrowanej
Właściwości:
wysoko odporność na korozję,
wzrost granicy plastyczności poprzez obróbkę za zimno,
wyższa skłonność do umocnienia za zimno w porównaniu ze stalami ferrytycznymi,
wysoka zdolność do wydłużenia,
gatunku zawierające N i o podwyższonej zawartości Ni charakteryzują się niższą przenikalnością magnetyczną
Obróbka cieplna:
wyżarzanie w temperaturach 1000ºC-1150ºC z chłodzeniem w celu nie utworzenia się wytrąceń,
struktura austenityczna bez wydzielenia węglików, co zapobiega korozji międzykrystalicznej,
brak możliwości hartowania.
Zastosowanie:
-lotnictwo
-budownictwo
-architektura
-przemysł spożywczy
-ochrona środowiska
-sprzęcie AGD
-przemyśle chemicznym; papierniczym; motoryzacji; farmaceutycznym
-W medycynie stosuje się je to produkcji:
*igieł śródszpikowych,
*narzędzi chirurgicznych
*płytek kostnych
*śrub i drutów kostnych,
* igieł,
*stentów
*elementów endoprotez
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
odpowiednią odporność korozyjną.
Stal austenityczna powinna charakteryzować się drobnoziarnistą strukturą i niskim poziomem wtrąceń niemetalicznych. Zapewnia to dobrą wytrzymałość i ciągliwość stali, a także zmniejsza prawdopodobieństwo występowania pęknięć. Skład chemiczny powinien być tak dobrany aby nie powstała faza ferromagnetyczna (martenzyt lub ferryt).
Podstawowymi dodatkami stopowymi w stalach austenitycznych są:
chrom w stali austenitycznej zapewnia dobrą odporność korozyjną w ośrodkach utleniających.
Nikiel jest stabilizatorem austenitu, hamującym rozrost ziarn. Nie tworzy węglików w stalach, zwiększa plastyczność i odporność na korozję naprężeniową materiału.
Molibden podobnie jak chrom zwiększa odporność korozyjną tych stali, głównie na korozję wżerową.
ponadto występują też: krzem, mangan, oraz azot i niob
Stale Cr-Ni-Mo, są najtańszymi biomateriałami metalowymi. Wykazują małą odporność na działanie korozji szczelinowej, wżerowej, naprężeniowej i zmęczeniowej, a szybkość ulegania niszczeniu silnie zależy od własności warstewki pasywnej. Własności mechaniczne stali austenitycznych można kształtować stosując obróbkę plastyczną na zimno przy różnych stopniach zgniotu.
Stal 316l
moduł sprężystości: 200 MPa
wytrzmałość na rozciąganie – 500-700 Mpa
moduł Younga – 200 Gpa
twardość 30 HRC
Stal 316l – skład chemiczny:
C (węgiel) - <0,03
Cr (chrom) – 16,0 – 18,0
Ni (nikiel) – 12,0 – 15,0
Mo (molibden) – 2,0 – 2,5
Mn (mangan) - <2,0
Si (siarka) – 0,8
Obróbka cieplna:
wyżarzanie w temperaturach 1000ºC-1150ºC z chłodzeniem w celu nie utworzenia się wytrąceń,
struktura austenityczna bez wydzielenia węglików, co zapobiega korozji międzykrystalicznej,
brak możliwości hartowania.
Właściwości:
wysoko odporność na korozję,
wzrost granicy plastyczności poprzez obróbkę za zimno,
wyższa skłonność do umocnienia za zimno w porównaniu ze stalami ferrytycznymi,
wysoka zdolność do wydłużenia,
gatunku zawierające N i o podwyższonej zawartości Ni charakteryzują się niższą przenikalnością magnetyczną