АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология
|
Понятие о термической обработке
Инструменты, перечисленные в табл. 1, изготовлены из инструментальных углеродистых сталей. Они имеют значительно большую твердость и прочность по сравнению с теми же характеристиками в так называемой сырой стали, поставляемой чаще всего в виде проката — прутков круглого, шестигранного или квадратного профиля (сечения). Повышение твердости и прочности стали в изделиях связано с термической обработкой, заключающейся в нагреве стали до определенной температуры и охлаждении с определенной скоростью. Но это только внешняя сторона процесса. При нагреве стали и охлаждения в ней происходят структурные изменения, в результате которых сильно меняются ее механические свойства. Эти структурные превращения детально изучены для всех составов сталей, что позволяет получать нужные их свойства. Термическая обработка и ее режимы основаны на данных металловедения.
Железо, являющееся основой стали, имеет две модификации: α и γ. Альфа-железо — обычно магнитное, хорошо известное всем железо, существующее при нормальной температуре. Гамма-железо — немагнитная модификация, в которую альфа-железо переходит при температуре 768°С. Углерод в стали находится в виде соединения Fe3O, называемого цементитом. Он придает стали твердость и хрупкость. Однако растворимость углерода (цементита) в альфа-железе ограничена и составляет всего 0,006%, тогда как в гамма-железе цементит растворяется более чем на 0,6%, т. е. в 100 раз больше. Раствор углерода в альфа-железе называют ферритом. При нормальной температуре он представляет собой почти чистое мягкое железо. Состояние раствора углерода в гамма-железе, называемое аустенитом, при охлаждении ниже температуры превращения γ-фазы в α-фазу зависит от скорости охлаждения. При медленном охлаждении формируются пластинки цементита, которые выпадают из раствора и однородный аустенит превращается в смесь феррита и цементита. При быстром охлаждении (более 150—200 °С в секунду) успевает завершиться только переход гамма-железа в альфа-железо и углерод остается в виде твердого раствора в альфа-железе. Такая структура получила название мартенсита. Это структура твердой, прочной, однородной стали. Она получается быстрым охлаждением, т.е. закалкой.
Медленное охлаждение, при котором заканчивается выделение цементита из твердого раствора, в результате чего структура стали состоит из смеси цементита с ферритом и сталь становится мягкой, называется отжигом. Охлаждение при закалке обычно осуществляется в воде или минеральном масле, а при отжиге— вместе с печью. Процесс охлаждения стали на воздухе называется нормализацией. Твердость и прочность стали после нормализации выше, чем после отжига.
Нержавеющие стали. Углеродистые стали склонны к коррозии (ржавлению), поэтому медицинские изделия из них покрывают слоем никеля или хрома, используя гальванический способ. В последние годы подавляющее большинство медицинских инструментов изготовляют из легированных, нержавеющих сталей.
Нержавеющие стали выпускают двух классов: закаливаемые, или стали мартенситового класса, и незакаливаемые, или стали аустенитового класса. Стали, принимающие закалку, — хромистые (среднее содержание хрома 13%) марок 20Х13, 30Х13 и 40Х13. В обозначении марки первая цифра означает среднее содержание в стали углерода в сотых долях процента, а последние две цифры — содержание хрома в процентах. Чтобы изделия из этих марок стали не корродировали, необходимо соблюдение двух условий: изделие должно быть закалено и хорошо отполировано. При закалке получают однородную структуру стали, причем твердость ей придают карбиды хрома, наряду с цементитом стали. Области применения этих сталей приведены в табл. 2.
Таблица 2. Применение в медицинской технике нержавеющих сталей
В производстве медицинских инструментов применяют и другие легированные стали: сталь 9Х18 (0,9% углерода и 18% хрома) — Для изготовления режущих инструментов в нейрохирургии и офтальмологии; сталь ЭИ-515 (помимо 1% углерода и 13% хрома содержит 1,6% молибдена) — для изготовления скальпелей, сталь ХВ4 (4% вольфрама) —для изготовления зубных боров. Эти стали — закаливаемые, причем помимо карбида железа, твердость инструментов здесь обеспечивается за счет карбидов хрома и вольфрама.
Нержавеющие стали аустенитового класса — хромоникелевые стали, которые содержат 18% хрома и 9—10% никеля, а иногда титан (1%). Никель способствует тому, что сталь при нормальной температуре.имеет структуру аустенита (однородную), что и делает сталь нержавеющей. Для производства медицинских изделий применяют марки сталей с содержанием углерода 0,08— 0,2%: 08Х18Н9, 12Х18Н10 и 17Х18Н10Т. Из хромоникелевых сталей изготовляют камеры стерилизаторов, корпуса дезинфекционных кипятильников, зубные коронки и ряд других изделий, получаемых методом штамповки и вытяжки. Эти стали хорошо полируются. Листами из этой стали облицовывают панели операционных столов и т. п. Наиболее широкое применение нашла сталь марки 12Х18Н9Т.
Для производства некоторых видов медицинских игл, а также чувствительных элементов приборов начали применять сплав, обладающий абсолютной коррозионной устойчивостью, высокой прочностью и износостойкостью, марки 36НХТЮ. Он содержит 36% никеля, 11,5—13% хрома, около 3% титана, по 1% алюминия и марганца; железа в сплаве меньше половины, поэтому он относится к категории прецезионных сплавов (ГОСТ 10994—74).
Твердые сплавы. В последние годы ряд медицинских инструментов изготовляют с применением твердых сплавов. Твердость их далеко превосходит твердость любых инструментальных сталей и близка к твердости алмаза. Твердые сплавы применяют для изготовления зубных боров и режущих инструментов. Чаще всего применяют сплав марки ВК6, содержащий 6% вольфрама и кобальт, который связывает карбиды вольфрама.
Чугуны — сплавы железа с углеродом, содержащие углерода более 2%. Для медицинского оборудования применяют чугуны с содержанием углерода 2,6—2,9%.
Для отливок оснований стволов, кресел, крестовин, стоек и т.п. применяют серые чугуны марок СЧ12-28, СЧ15-32, СЧ18-36 и СЧ28—40. Первая двузначная цифра в наименовании означает предел прочности при растяжении (кгс/мм2), а вторая—при изгибе. Прочность чугуна зависит в основном от содержания кремния. Чугун в 5 раз дешевле бронзы, что очень важно. Вследствие невысокой стоимости, хороших литейных качеств, дающих возможность отливать детали самой сложной формы и высокой износоустойчивости, чугун находит широкое применение при изготовлении изделий медицинской техники. Однако детали из чугуна (рычаги, рукоятки) плохо переносят ударные нагрузки, поэтому для их изготовления применяют так называемый ковкий чугун, имеющий значительное сопротивление на разрыв (до 37 кгс/мм2).
Дата добавления: 2015-12-16 | Просмотры: 570 | Нарушение авторских прав
|