Нержавеющая сталь мартенситного класса для медицинских инструментов



Нержавеющая сталь мартенситного класса для медицинских инструментов
Нержавеющая сталь мартенситного класса для медицинских инструментов

 


Владельцы патента RU 2546947:

ООО "Комплект ТС" (RU)

Изобретение относится к области металлургии, а именно к коррозионно-стойким мартенситным сталям, используемым для изготовления медицинских инструментов. Сталь содержит, мас.%: углерод 0,2-0,3, хром от более 15 до 16, марганец 0,2-0,5, кремний 0,1-0,3, азот от более 0,15 до 0,2, сера не более 0,015, фосфор не более 0,020, железо остальное. Обеспечивается повышенная твердость медицинских инструментов и увеличивается стойкость инструментов к многократным циклам обработки - дезинфекция, предстерилизационная очистка, стерилизация. 2 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к области металлургии сплавов, содержащих в качестве основы железо с заданным соотношением легирующих и примесных элементов, и предназначено для изготовления медицинского инструмента.

Известны коррозионно-стойкие азотсодержащие стали для изготовления некоторых медицинских инструментов, где никель частично или полностью заменен азотом: патент WO/2013/159669, С22С 38/38, 2013, патент US 20060174979, C22C 38/18, 2006, патент US 20110162764, C21D 8/02, 2011, патент RU 2379180, С22С 38/60, 2010. Недостатком известных сталей является недостаточная твердость 43-48 HRC, обусловленная недостаточным содержанием углерода в составе (менее 0,15 мас.%).

Известна коррозионно-стойкая азотсодержащая сталь мартенситного класса (патент RU 2369657, С22С 38/50, 2009) повышенной твердости, содержащая в своем составе, мас.%: углерод 0,70-0,75, кремний 0,20-1,20, марганец 0,20-1,0, хром 15,0-17,0, молибден 0,50-0,80, ванадий 0,10-0,20, никель 0,15-0,30, медь 0,10-0,30, азот 0,01-0,07, титан 0,01-0,10, сера 0,001-0,010, фосфор 0,015-0,030, железо остальное.

Основными недостатками известной стали являются недостаточная коррозионная стойкость и пониженная технологичность при производстве медицинских инструментов. Кроме того, высокое содержание углерода ухудшает трещиностойкость, являющуюся важным свойством для элементов медицинских инструментов.

В качестве прототипа выбрана коррозионно-стойкая экономнолегированная сталь со структурой азотистого мартенсита для медицинских инструментов, описанная в патенте RU №2419672, C22C 38/18, 2011. Сталь содержит в своем составе 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. Однако содержание азота в составе стали в количестве 0,08-0,15 мас. % и хрома в количестве 13-15 мас. % недостаточно для устранения питинговой коррозии при многократных циклах обработки (дезинфекция, предстерилизационная очистка, стерилизация) медицинских инструментов из стали известного состава.

Технической задачей предлагаемого изобретения является получение коррозионно-стойкой стали повышенной твердости и стойкости к циклам обработки (дезинфекция, предстерилизационная очистка, стерилизация) для изготовления медицинских инструментов.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в составе стали, содержащей углерод, хром, азот, марганец, кремний, железо и примеси, увеличено количество хрома и азота при следующем соотношении компонентов, мас. %:

углерод 0,2-0,3
хром от более 15 до 16
марганец 0,2-0,5
кремний 0,1-0,3
азот от более 0,15 до 0,2
железо остальное

в том числе сера и фосфор, являющиеся неизбежными примесями в количестве сера не более 0,015 мас. % и фосфор не более 0,020 мас. %.

В заявленном составе количество углерода и соотношение легирующих элементов позволяет получить структуру мартенсита, что обеспечивает высокий уровень прочностных свойств стали. Содержание углерода менее 0,20% не обеспечивает необходимую твердость. При содержании углерода более 0,30% снижается технологичность при изготовление медицинских инструментов из нее и повышается способность к трещиностойкости.

Хром в заявленных пределах (от более 15 до 16%) повышает прочность стали и стойкость против питтинговой коррозии при стерилизационной обработке, а также способствует растворимости азота в количестве до 0,2%.

Введение от более 0,15 до 0,20% азота в сталь повышает стойкость к циклам обработки (дезинфекция, предстерилизационная очистка, стерилизация) при изготовлении медицинских инструментов и уменьшает токсическое действие при контакте с тканями живого организма.

Марганец и кремний повышают прокаливаемость и придают стали повышенную твердость и износостойкость. Увеличение их содержания от заявленного диапазона ухудшает технологические свойства стали.

Пределы содержания серы (не более 0,015%) и фосфора (не более 0,020%), являющиеся неизбежными примесями, определены техническими возможностями при выплавке стали в открытой индукционной печи.

Пример осуществления изобретения

В лабораторных условиях проведена выплавка предлагаемого состава стали. Сталь выплавляли в открытой индукционной печи емкостью 40 кг. Химический состав сталей приведен в таблице 1. Полученный металл ковали на прутки при температуре 1100-900°C на кузнечно-прессовом оборудовании. Прутки закаливали с 1050°C в масло с последующим отпуском при 140-180°C. Введение азота производили без избыточного давления в составе азотированного феррохрома.

Твердость по HRC определяли на твердомере TP 5006 по ГОСТ 23677-79.

Стойкость к циклам обработки оценивали по методическим указаниям института дезинфектологии, утвержденным Росздравнадзором МУ 287-113 «Методические указания по дезинфекции, предстерилизационной очистке и стерилизации изделий медицинского назначения, 1998 года утверждения» и отраслевым стандартом на циклы обработки ОСТ 42-21-2-85.

Устойчивость к питтинговой коррозии определяли погружением в раствор 3,5% NaCl. Определение потенциала свободной коррозии включает анодную поляризацию плотностью тока 0,3 А/м2. Измеряют потенциал в течение 0,5 ч. Об образовании устойчивых питтингов свидетельствует начальное повышение и последующее понижение потенциала, причем после опыта питтинги на основной рабочей поверхности образца должны быть четко видны при увеличении 7-12х. За величину потенциала питтингообразования принимают средний потенциал в интервале 25-30 мин при условии, что амплитуда колебаний потенциала не превышает ±30 мВ.

Результаты испытаний предлагаемой стали и прототипа приведены в таблице 2.

Таким образом, предлагаемый состав стали по сравнению с прототипом имеет повышенную твердость и обеспечивает увеличение стойкости медицинских инструментов к многократным циклам обработки - дезинфекция, предстерилизационная очистка, стерилизация.

Сталь коррозионно-стойкая мартенситная азотсодержащая, предназначенная для медицинских инструментов, содержащая углерод, хром, азот, марганец, кремний, железо и примеси, отличающаяся тем, что она содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:

углерод 0,2-0,3
хром от более 15 до 16
марганец 0,2-0,5
кремний 0,1-0,3
азот от более 0,15 до 0,2
железо и примеси остальное

при этом в качестве примесей она содержит серу не более 0,015 и фосфор не более 0,020.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению листа из нержавеющей стали для разделителя топливного элемента. Лист выполнен из стали, содержащей, в мас.% С: 0,03 или меньше, Si: 1,0 или меньше, Mn: 1,0 или меньше, S: 0,01 или меньше, Р: 0,05 или меньше, Al: 0,20 или меньше, N: 0,03 или меньше, Cr: от 20 до 40, по меньшей мере, один из металлов, выбранный из Nb, Ti и Zr, в сумме: 1,0 или меньше, Fe и неизбежные примеси остальное.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к стальному рельсу, применяемому при железнодорожной перевозке грузов. Рельс выполнен из стали, содержащей в мас.%: от более чем 0,85 до 1,20 С, от 0,05 до 2,00 Si, от 0,05 до 0,50 Mn, от 0,05 до 0,60 Cr, Р ≤ 0,0150, Fe и неизбежные примеси - остальное.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к термической обработке заготовок из сплава Х65НВФТ на основе хрома. Для повышения жаростойкости сплава заготовку из сплава Х65НВФТ подвергают закалке путем нагрева до температуры 1270±10°C с выдержкой при этой температуре в течение 20 мин и охлаждают в масло.

Изобретение относится к области термической обработки. Техническим результатом изобретения является снижение твердости и стабилизация ее значений упрочненных заготовок из сплава Х65НВФТ.
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении шестерен, крестовин, втулок, зубчатых колес и т.д., в том числе работающих при температуре до 500°C и испытывающих при эксплуатации динамические нагрузки и износ.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству стального круглого, калиброванного, сортового проката в прутках диаметром от 32 до 55 мм, используемого для изготовления штоков амортизаторов.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству горячекатаного сортового проката в прутках диаметром 210 мм, который может быть использован в нефтедобыче для получения изделий, работающих с высокими механическими нагрузками.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству горячекатаного сортового проката в прутках диаметром 210 мм, который может быть использован для получения изделий, работающих с высокими механическими нагрузками в нефтедобыче.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве жаропрочных сталей для нужд энергетики и создания оборудования, работающего в условиях сверхкритических параметров пара.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к стальному листу, используемому для горячей штамповки. Лист выполнен из стали, имеющей следующий химический состав, мас.%: C: 0,05-0,40, Si: 0,001-0,02, Mn: 0,1-3, Al: 0,0002-0,005, Ti: 0,0005-0,01, O: 0,003-0,03, один или оба из Cr и Mo в сумме 0,005-2, остальное Fe и неизбежные примеси. Средний диаметр частиц композитных оксидов на основе Fe-Mn, распределенных в стальном листе, составляет от 0,1 до 15 мкм. Обеспечиваются высокие прочность и сопротивление замедленному разрушению детали после горячей штамповки. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 8 ил., 8 табл., 2 пр.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению горячештампованного листа, используемого для изготовления энергопоглощающих элементов безопасности транспортных средств. Лист изготовлен из стали, содержащий, мас.%: от 0,002 до 0,1 С, от 0,01 до 0,5 Si, от 0,5 до менее 1,0 Mn+Cr, 0,1 или менее Р, 0,01 или менее S, 0,05 или менее Al, 0,005 или менее N, при необходимости от 0,0005 до 0,004 В, Fe и неизбежные примеси остальное. Лист имеет микроструктуру, состоящую из, в соотношении по площади, 0% или более и менее 90% мартенсита, не менее 10% бейнита и менее 0,5% феррита и перлита, или микроструктуру, состоящую из, в соотношении по площади, не менее 99,5% бейнитного феррита и менее 0,5% феррита и перлита. Изготавливаемые элементы безопасности имеют высокие характеристики поглощения энергии в процессе деформаций продольного сжатия и изгиба. 4 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил., 8 табл., 2 пр.

Изобретение относится к сварной стальной детали и способу ее изготовления. Заготовка детали получена сваркой встык, по меньшей мере, одного первого и одного второго листа. Лист состоит, по меньшей мере, частично из стальной подложки и предварительного покрытия, в состав которого входит слой интерметаллического сплава в контакте со стальной подложкой, покрытый сверху слоем металлического сплава алюминия или сплава на основе алюминия. Слой (19, 20) металлического сплава удаляют с кромок (36) в непосредственной близости к зоне (35) сварки металла. Слой (17, 18) интерметаллического сплава сохраняют на месте. Сверху, по меньшей мере, части зоны (35) сварки металла соотношение между содержанием углерода в зоне сварки металла и содержанием углерода в подложке (25, 26) первого (11) или второго листа (12), который имеет наиболее высокое содержание углерода Cmax, находится между 1,27 и 1,59. Сварную заготовку (37) нагревают, чтобы получить металл зоны (35) сварки с полностью аустенитной структурой, затем указанную сварную заготовку подвергают горячему формованию и нагревают, чтобы получить стальную деталь, затем полученную стальную деталь охлаждают с регулируемой скоростью, чтобы получить установленные характеристики механической прочности. 3 н. и 26 з.п. ф-лы, 9 ил., 2 табл.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к мартенситным коррозионно-стойким сталям, применяемым для изготовления режущего, мерительного инструмента, пружин, предметов домашнего обихода, подшипников, деталей компрессоров и других изделий, работающих до температур 400-450°C и в слабоагрессивных средах. Сталь содержит, мас.%: углерод 0,36-0,45, кремний 0,20-0,80, марганец 0,20-0,80, хром 12,00-14,00, висмут 0,06-0,13, кальций 0,002-0,003, алюминий 0,02-0,04, сера не более 0,025, фосфор не более 0,030, никель не более 0,60, молибден не более 0,30, медь не более 0,30, титан не более 0,20, ванадий не более 0,20, вольфрам не более 0,20, железо - остальное. Повышается обрабатываемость стали резанием при сохранении требуемых механических свойств и коррозионной стойкости, а также улучшается экологическая обстановка производства за счет снижения агрессивности вредных выбросов в окружающую атмосферу. 2 табл.
Наверх