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非平衡固溶的氮对316L奥氏体不锈钢板力学性能和耐蚀性能有何影响
作者:亿佳林金属制品有限公司 发布日期:2018-03-23 关注次数:44 二维码分享

目前,用于骨折内部固定的人工植入材料仍以奥氏体不锈钢居多,如AISI 304、AISI 316L等。因为该材料具有优异的力学性能、耐蚀性能和成形性能,且成本较低。但植入的固定板由于过大的弯曲会造成断裂。不锈钢加工厂家小编了解到在无其它选择的情况下只能增加固定板的厚度。但这对周围的软组织有不利影响。因此为保证足够的强度需开发新的材料。本研究拟对316L奥氏体不锈钢采用固溶氮化处理(即高温气体氮化处理HTGN)的方法来改进材料的力学性能和耐蚀性能。

非平衡固溶的氮对316L奥氏体不锈钢板力学性能和耐蚀性能有何影响

氮的固溶能产生以下有利作用:

(1)强度提高,而塑性降低较少;

(2)马氏体相变倾向减小;

(3)耐蚀性能,尤其是耐点蚀性能提高;

(4)对人体无害。固溶氮化处理是获得高氮奥氏体不锈钢的简单而有效的方法。但由于奥氏体状态时固溶氮量很高。

要达到完全平衡的固溶状态需要很长的时间,尤其是板料较厚时。因此在实际生产中往往采用不完全固溶(即部分固溶)的方法。这就需要了解非平衡固溶的氮对材料性能的影响。在研究中采用不同的固溶时间来获得不同的非平衡固溶氮量。然后考察处理时间对材料的力学性能和耐蚀性能的影响。

试验用钢的化学成分(wt.%)为:0.015C、0.46Si、0.79Mn、0.032P、0.001S、12.27Ni、17.0Cr、2.82Mo和0.014N。试验用锭在900℃热轧成10mm厚的板料,然后再冷轧成0.6mm厚的薄板。薄板试样经电解抛光后在1200℃进行高温气体氮化处理。氮气压力为0.1MPa。处理时间最长达36ks。试验结果表明,对于0.6mm厚的试样,达到氮完全平衡固溶需4.8ks,此时氮含量为0.46 wt.%。

当固溶时间增长,屈服强度很快(不到1ks)就能达到550MPa(这说明仅就达到一定屈服强度的角度而言,不需要很长的处理时间);而抗拉强度是逐步提高的,完全固溶时达900MPa,此时的均匀延伸率也达到最大。完全固溶和部分固溶的材料都显示了很好的耐点蚀性能。

这说明,只要材料表面吸收了足够的氮原子,就能改善其耐蚀性能。因此固溶氮化处理的316L奥氏体不锈钢可能成为制作固定板的高效新材料。但为达到医学应用,还须作长期毒辅作用和耐受性等方面的进一步研究。


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