Черные металлы

МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

Первое определение металла было дано более 200 лет назад великим русским ученым М. В. Ломоносовым: «Металлы — суть светлые тела, которые ковать можно». Металлический блеск и пластичность — свойства, присущие всем металлам. Чистые металлы для производства различных изделий применяют очень редко, так как их трудно получить; в производстве используют различные сплавы.

Металловедение — наука о структуре и свойствах металлов и сплавов — достигла значительных успехов и с ее помощью можно получить сплавы, обладающие заранее заданными свойствами.

Сплавы делят на две большие группы: 1) сплавы, основу которых составляет железо, — черные металлы; 2) все остальные сплавы цветные металлы.

Черные металлы — основные материалы для изготовления изде­лий машиностроения: машин, механизмов, приборов, инструментов. Черные металлы, представляющие собой сплавы железа с угле­родом, подразделяют на стали и чугуны. При содержании углеро­да в сплаве до 2% сплав называют сталью, при большем содер­жании углерода — чугуном. Стали обладают способностью к ков­ке, становясь при нагревании пластичными; чугуны при достиже­нии высокой температуры плавятся и изделия из них можно изго­товлять лишь методом литья. Из чугуна и некоторых других «ли­тейных» сплавов делают базовые детали медицинского оборудо­вания: основания медицинских столов и кресел, крестовины стоек различных приборов и аппаратов. Из стали изготовляют многие медицинские инструменты и детали медицинского оборудования и аппаратуры.

По назначению сталь делят на конструкционную, или машиноподелочную, и инструментальную. Конструкционная сталь содер­жит углерода до 0,5%, а инструментальная—от 0,7% и выше. Из последней производят различного рода инструменты: режущие, из­мерительные, в том числе медицинские. Для изготовления меди­цинских изделий применяют только стали углеродистые ка­чественные, отличающиеся от обычных сталей меньшим со­держанием вредных примесей—серы и фосфора (не более 0,02% серы и 0,03% фосфора). Фосфор придает стали хладноломкость (хрупкость в холодном состоянии), т.е. уменьшает прочность ста­ли, особенно высокоуглеродистой. Сера снижает пластичность ста­ли при обработке в горячем состоянии — создает так называе­мую красноломкость, ухудшая тем самым ее технологические свойства. Отрицательное влияние оказывает сера и на антикорро­зионные свойства стали, что снижает функциональные качества будущих медицинских изделий. Стали содержат также в неболь­шом количестве марганец и кремний (до 0,5—0,6%), однако это не оказывает существенного влияния на свойства стали.

При добавлении к стали других компонентов в значительных количествах получают легированную сталь. Легирование производят с целью придать стали требуемые свойства. Сталь с содержанием легирующих элементов более 10% относят к высо­колегированным сталям, или сталям со специальными свойства­ми. Так, добавка к стали от 13 до 18% хрома резко повышает ее коррозионную устойчивость,—такие стали относят к нержаве­ющим.

Свойства углеродистых сталей зависят от содержания в них уг­лерода. Чем больше процент углерода в стали, тем выше ее проч­ность. Предел прочности стали, содержащей 0,15% углерода, со­ставляет 32—40 кгс/мм², а стали, содержащей 1 % углерода, — до 85—90 кгс/мм², т. е. предел прочности увеличивается более чем вдвое. В связи с этим малоуглеродистые стали применяют для менее ответственных изделий, а более прочные — инструменталь­ные — для изготовления хирургических инструментов, играющих важную роль в процессе оперативного вмешательства. Марки ста­лей 15, 30, 45, содержащих соответственно 0,15, 0,30 и 0,45% уг­лерода, используют для изготовления ручек инструментов, винтов, гаек. Из стали 45 изготовляют некоторые зуботехнические инстру­менты (круглогубцы, плоскогубцы и др.).

Таблица 1. Применение в медицинской технике углеродистых инструменталь­ных сталей

Примечание. Инструментальные стали содержат от0,15 до 8,35% мар­ганца и не более 0,3% кремния.

Для изготовления хирургических инструментов употребляют ка­чественные инструментальные стали марок У7А, У8А, У10А и У12А. В обозначении этих марок цифра означает содержание уг­лерода в десятых долях процента, а буква А отличает качествен­ную сталь от обычной. Области применения сталей разных марок представлены в табл. 1.

Следует отметить, что для изготовления тонколезвийных режу­щих инструментов применяют также низколегированную инстру­ментальную сталь 13Х с содержанием 1,25—1,4% углерода, 0,4— 0,7% хрома, 0,3—0,6% марганца и 0,15—0,35% кремния. Твер­дость инструментов из этой стали наибольшая: HRC 65...67.

Дата добавления: 2015-04-30