Мартенситная нержавеющая сталь для изготовления стержневых медицинских инструментов Российский патент 2023 года по МПК C22C38/60 C22C38/38 C22C38/26 C22C38/22 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к мартенситным нержавеющим сталям, которые могут быть использованы при производстве стержневого медицинского инструмента, предназначенного для применения в стоматологии, работающего при высоких скоростях.

В основном металлические материалы, используемые для медицинских инструментов, представляют собой нержавеющие стали. Cтали для стержневых медицинских изделий после окончательной термообработки должны иметь высокую твердость, износостойкость, коррозионную стойкость, а так же хорошую обрабатываемость в исходном состоянии. Для достижения высокой твердости в сочетании с достаточной коррозионной стойкостью используются мартенситные нержавеющие стали.

Известно техническое решение «Способ термообработки заготовки из нержавеющей хромистой стали» (RU № 2591901, публ. 20.07.2016), в котором заготовку из мартенситной стали 30X13 ГОСТ 5632-72 подвергают термообработке заключающейся в нагреве под закалку до температуры 1000-1050°С, последующее охлаждение в масле до комнатной температуры, двухступенчатый отпуск с нагревом заготовки до температуры 350-450°С с охлаждением на воздухе и нагревом до 480-520°С с последующим охлаждением на воздухе до комнатной температуры. Такая обработка позволяет получить твердость в диапазоне 46-49 HRC, что соответствует 458-498 HV.

Недостатком данного технического решения является ограниченные возможности обработки на станках автоматах.

Наиболее близким к предложенному изобретению является «Способ термообработки изделий из стали типа 20Х13» (RU № 94026838, публ. 27.06.1996). Сталь 20Х13, химический состав которой представлен в ГОСТ 5632-72 и содержит компоненты в следующем соотношении, мас. %:

Углерод 0,16-0,25 Кремний Не более 0,8 Марганец Не более 0,8 Хром 12-14 Фосфор Не более 0,03 Сера Не более 0,025 Железо и неизбежные примеси остальное

Способ обработки стали проводился по двум режимам: обычному и по предлагаемому в решении RU № 94026838 режиму.

Обработка по обычному режиму заключалась в нагреве до температуры 1070°С, с выдержкой 3 мин., охлаждением струей сжатого воздуха до нормальной температуры и последующем отпуске при температуре 330°С продолжительностью 3 часа, с охлаждением на воздухе. В результате такой обработки полученная твердость HRC составляет 43-48, что соответствует 424-485 HV.

Обработка по предлагаемому в решении RU № 94026838 режиму заключалась в нагреве до температуры 1070°С, выдержке 2,5 мин., охлаждении струей сжатого воздуха до 400°С, замедленном охлаждении на поддоне со средней скоростью 300°С/час до 200°С и далее на воздухе без ограничения скорости. Отпуск не выполнялся. В результате такой обработки полученная твердость HRC составляет 39-43,5, что соответствует 383-430 HV.

Недостатком данной стали является невысокая ее обрабатываемость на станках автоматах, что может повлечь за собой сложность при серийном изготовлении стержневых медицинских инструментов.

Задачей предлагаемого изобретения является получение мартенситной нержавеющей стали для изготовления стержневых медицинских инструментов, имеющей высокую обрабатываемость, твердость, износостойкость, коррозионную стойкость, соответствующую показателям данного класса инструментов.

Поставленная задача решается за счет того, что мартенситная нержавеющая сталь содержит углерод, кремний, марганец, хром, фосфор и серу, причем дополнительно в нее включен молибден и ниобий, в следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод 0,2-0,45 Кремний 1-1,5 Марганец 1-1,5 Хром 12-14,5 Молибден 0,5-0,7 Ниобий 0,05-0,1 Фосфор Не более 0,02 Сера 0,15-0,35 Железо и неизбежные примеси остальное

Технический результат заключается в получении мартенситной нержавеющей стали для изготовления стержневых медицинских инструментов, имеющей высокую обрабатываемость, твердость, износостойкость, коррозионную стойкость, что позволит применять ее для данного класса инструментов.

Пример осуществления:

Стали предлагаемого химического состава выплавляли в открытой индукционной печи. Химический состав предлагаемых сталей и прототипа представлен в таблице 1.

Пример 1.

Предложенная модифицированная сталь с химическим составом C-0,246; Si-1,17; Mn-1,21; Cr-12,36; Mo-0,58; Nb-0,08; P-0,006; S-0,33; Fe и примеси остальное в мас.%, после закалки, заключающейся в нагреве заготовки до температуры 1050°С с последующим охлаждением на воздухе, имеет твердость 632 HV. После осуществления отпуска при температуре 450°С продолжительностью 3 часа с охлаждением на воздухе, позволило получить твердость в 537 HV.

Пример 2.

Предложенная модифицированная сталь с химическим составом C-0,32; Si-1,19; Mn-1,26; Cr-13,51; Mo-0,59; Nb-0,07; P-0,005; S-0,18; Fe и примеси остальное в мас.%, после закалки, заключающейся в нагреве заготовки до температуры 1050°С с последующим охлаждением на воздухе, имеет твердость 635 HV. После осуществления отпуска при температуре 450°С продолжительностью 3 часа с охлаждением на воздухе, позволило получить твердость в 604 HV.

Пример 3.

Предложенная модифицированная сталь с химическим составом C-0,41; Si-1,13; Mn-1,14; Cr-13,8; Mo-0,59; Nb-0,05; P-0,004; S-0,18; Fe и примеси остальное в мас.%, после закалки, заключающейся в нагреве заготовки до температуры 1050°С с последующим охлаждением на воздухе, имеет твердость 640 HV. После осуществления отпуска при температуре 450°С продолжительностью 3 часа с охлаждением на воздухе, позволило получить твердость в 588 HV.

Таблица 1

Применение модифицированной мартенситной нержавеющей стали при производстве стержневых медицинских инструментов позволит при хорошей обрабатываемости исходного материала получить после термической обработки высокие показатели твердости, износостойкости, коррозионной стойкости конечных изделий.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к мартенситным нержавеющим сталям, используемым при производстве стержневого медицинского инструмента, предназначенного для применения в стоматологии, работающего при высоких скоростях. Сталь содержит углерод, кремний, марганец, хром, молибден, ниобий, фосфор, серу, железо и неизбежные примеси при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 0,2-0,45, кремний 1-1,5, марганец 1-1,5, хром 12-14,5, молибден 0,5-0,7, ниобий 0,05-0,1, фосфор не более 0,02, сера 0,15-0,35, железо и неизбежные примеси – остальное. Обеспечивается высокая обрабатываемость, а также высокие показатели твердости, износостойкости и коррозионной стойкости. 1 табл., 3 пр.

Мартенситная нержавеющая сталь для изготовления стержневых медицинских инструментов, содержащая углерод, кремний, марганец, хром, фосфор и серу, отличающаяся тем, что дополнительно содержит молибден и ниобий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод 0,2-0,45 Кремний 1-1,5 Марганец 1-1,5 Хром 12-14,5 Молибден 0,5-0,7 Ниобий 0,05-0,1 Фосфор не более 0,02 Сера 0,15-0,35 Железо и неизбежные примеси остальное