Металлические материалы. Черные и цветные металлы. Потребительные свойства и применение в медицине.

Ме - простые в-ва, обл в обычных условиях характерными металлич. свойствами: высокими электрической проводимостью и тепло­проводностью, блеском и пластичностью.

К Ме относят как собственно металлы, так и их сплавы.

Сплавы - макроскопические однородные системы, состоящие из 2ух или б Ме (реже Ме и неМе), с харак­терными Ме свойствами.

Называют сплавы исходя из названия химич. элемента, входящего в наи б количестве (Ех: сплавы желе­за, сплавы алюминия). Элементы, вводимые в сплавы для улучшения их свойств - легирующими, а сам процесс - легированием.

Потребительные свойства Ме изделий мед.назначения определяются химическим составом материалов, из которых они изготовлены. → Ме ма­териалы классифицируют по химическому составу, подразумевает их деление на чер­ные и цветные. Такое деление условно и удобно для краткого наи­менования отрасли промышленности (черная металлургия, цветная металлургия) или классов в классификаторе ОКП.

Металлы:

1.чёрные (изделия будут прочные, твёрдые, термостойкие)

-железо

-железоуглеродистые сплавы (сталь и чугун)

2.цветные (изделия пластичные,лёгкие,м.б.стойки к д-ию кислорода и влаги)

-медьсодержащие (медь, медные сплавы)

-алюминийсодержащие (алюминий, алюмниевые сплавы)

-титансодержащие (титан, титановые сплавы)

-тантал

-благородные Ме.

 

Группу черных Ме представляют железо или железоугле­родистые сплавы (сплав железа с углеродом в разл соотно­шениях), которые в зависимости от содержания углерода носят названия - чугуны и стали. В ОКП пред­ставлены 5 классе: Чугун, ферросплавы, лигатуры и стали, а прокат из них в 7 классе: Прокат черных Ме.

Потребительные свойства железоуглеродистых сплавов изменяются в зависимости от содержания в них углерода и легирующих добавок. Ех: с↑ содержания угле­рода ↑ твердость и ↓пластичность.

Чугуны - общее название группы сплавов на основе железа, содержащих б 2% углерода, а также кремний, марганец и вредные примеси - серу, фосфор.Иногда чугун содержит легирующие добавки (А1, Cr, Ni). Используют для изго­товл чугунных отли­вок (литейный чугун), в качестве сырья для изготовл стали (передельный чугун). Потребительные свой­ства литейного чугуна за­висят от состояния угле­рода в металлической матрице. В зависимости от этого чугуны подразделяют на белый(углерод в связанном состоянии), половинчатый и серый-СЧ(углерод в виде графита). СЧ 12-28(12-предел прочности при растяжении, 28-при изгибе) Чугун самый дешевый материал. Он обл хо­рошими литейными и антифрикционными свойствами, износостойкостью, способностью гасить вибрацию, а легированный - также жаростойкостью и коррозионной стойкостью.Изделия из него получают методом литья с последующ.обработкой резаньем, но не обрабатывают давлением. Применяют в медицине чугун с содержанием углерода 2,6-2,9% для изготовл массивных оснований к мед.оборудованию (операцион­ных и перевязочных столов, зубоврачебных кресел) и крестовин стоек различных приборов.

Стали - общее название группы сплавов на основе железа, содержащих до 2% С, а также Si, Мn и вредные примеси S,Р.

Потребительные свойства опред их химич составом, состоянием С и Fe в металлической матрице, количеством и составом примесей, способом получения, процессами разливки и дальнейшей переработки слитков - формования и последующей прокатки.

↓содержания углерода и введение различ леги­рующих добавок позволяет получить легированные стали с ↑твердостью, износостойкостью и достаточными прочностью, ударной вязкостью, тепло- и коррозионно-стойкостью.

Исходя из содержания примесей, разл стали обыкновенно­го качества (рядовые), качественные, высококачественные и особо высококачественные.

Углеродистые стали(напр. У12А, где А-минимум примесей) -содержат до 1,3%С, до 0,35%Si, до 0,6% Mn, вредные примеси - S(до 0,06%) и P(до 0,07%). Их потребительные свойства опре­д количеством С и присутствием в них примесей, которые взаимодействуют и с С, с Fe.

Идут на производство пилящих и колющих, режущих и долбящих инструментов, которые наряду с ↑твердостью д иметь достаточную ударную вязкость во избежание выкрашивания и образов зазубрин на рабочей поверхности при ↑ударных нагрузках. Изготавливают пилы, фрезы, ножи, щипцы-ку­сачки костные, долота, пилы, ножницы, распаторы, режущие инструменты с тонки­ми лезвиями (ножи глазные, скальпель ушной).

«+», они отл ↑ технологич показателями в процессе переработки, поскольку невысокая твердость позволяет обрабаты­вать изделия из них резанием, а пластичность - получать проволо­ку и ленту высокой прочности. Они не содержат доро­гостоящих и дефицитных легирующих элементов.

«-» это ржавеющие материалы, легко под­дающиеся коррозии и агрессивных средах, недостаточно ↑прочность, ↓вязкость и теплостой­кость, хрупкость и плохо прокаливаются, что ограничивает их при­м для изготовл режущих инструментов.

Легированные стали — содержат углерода до 1,5—2,0%, а также различное количество специальных легирующих химических эле­ментов: Со, Cr, Ni, V, W, А1, Mn, Si, Mo и др. По степени легирования, т.е. по содержанию легирующих эле­ментов, стали условно подразделяют на низколегированные (содер­жат в общем 1—5% легирующих элементов), среднелегированные (до 10%) и высоколегированные или нержавеющие (более 10%).

Легированные стали:

1.конструкционные:2.инструментальные:

-строительные -для зажимов хир.инструментов

-машино строительные -для режущих инструментов

-спец. назнач-я

3.с особыми cв-ми:

-нержав-ие

-износостойкие

-электротехнические

Цветные металлы

явл б дорогими и дефицитными. Для изготовл мед.изделий испол Cu, Al, Ti, Ni, Sn, Zn и сплавы на их основе.

Медь - пластичный материал, который по электро- и тепло­проводности лишь незначительно уступает серебру. В чистом виде обл ↑коррозионно-стойкостью. Испол сплавы меди: латуни, бронзы, нейзильбер. Латуни - медные сплавы, в которых основным легирующим эле­ментом является цинк (4-50%). Потребительные свойства опред соотнош меди и цинка. Для защиты от коррозии на них наносят электрохимические по­крытия - никелевые. В случае нарушения адгезии покрытия к изделию м набл появление под ним металла желтоватого цвета. Медно-никелевые сплавы выпускают нескольких видов: мельхиоры, содержащие Ni(20-30%) и легирующие эле­менты Fe, Мп; нейзильбер, содержащий Ni(5-35%), Zn (12-46%). Из нейзильбера изготавл трахе­отомические трубки, канюли, глазные ложки, зонды. Потребительные свойства опред способностью никеля с медью образовывать ряд твердых растворов. Бронзы - сплавы меди, где легирующим элементом мб любой химический элемент, кроме Zn и Ni. Для изделий мед. назначения используют содержащие олово, алюминий, бериллий, кремний. В медицине испол алюминиевую бронзу (А1 9-11%) при изготовлении проволоки для сшивания тканей.

Алюминий - один из легких конструкционных Ме. Технически чистый Al имеет относительно невысокую темпер плавления, незна­чительную прочность, ↓твердость, но оч ↑плас­тичность. Обладает ↑коррозионной стойкостью к воздей­ствию влаги, растворов азотной кислоты, что объясняется наличием на его поверхности защитной пленки А1₂0₃. Ценными технологическими свойствами яв­л легкая деформируемость при обработке и хорошая сварива­емость. В результате изделия м получать методами горячей, и холодной обработки давлением и сваривать всеми видами сварки. Основной недостаток - низкая стойкость в щелочных растворах, поэтому изделия из него нельзя стерилизовать в растворах, содержащих гидрокарбонат натрия.

Дуралюмины - это сплавы А1 с Сu, Mg, Mn. Явл термически стойкими, имеют ↓коррозионную стой­кость. литейные сплавы Al с Si, назыв силуминами, изготавл детали сложн формы и не б массы.

Титан имеет низкую плотность и сочетает ↑прочность с хорошей пластичностью и жаропрочностью, он обл ↑коррозионной стойкостью. Для ↑износостойкости титановых сплавов их подвергают цементации или азотированию. Сплавы титана дефицитны и дороги. Применяют для изготовления хирургических имплантантов, микроинст­рументов, инструментов для УЗ диагностики. Изготавливают инструменты из легированных титановых сплавов, содержащих 6% А1 и 4% V, для продолжительных операций, т.к. это ↓нагрузку на руки хирурга.