Черные металлы и сплавы.

Потребительные свойства и применение в медицине

Металлы — (от греч. metallon — шахта, копи) простые вещества, обладающие в обычных условиях характерными металлическими свойствами — высокими электрической проводимостью и теплопроводностью, блеском и пластичностью.

К металлам, как правило, относят как собственно металлы, так и их сплавы.

Сплавы — макроскопические однородные системы, состоящие из двух или более металлов (реже металлов и неметаллов), с характерными металлическими свойствами.

Основным сырьем для получения металлов и их сплавов является руда.

Руда — природное минеральное сырье с таким содержанием металлов и полезных минералов, которое обеспечивает экономи-ческую целесообразность их извлечения.

Кроме того, при производстве металлов и сплавов используют флюсы (для удаления пустой породы и различных вредных примесей) и топливо (для обеспечения необходимой температуры плавления и восстановления железа из его оксидов).

Называют сплавы исходя из названия химического элемента, входящего в них в наибольшем количестве (пример: сплавы желе-за, сплавы алюминия и т.п.). Элементы, вводимые в сплавы для улучшения их свойств, называются легирующими, а сам процесс — легированием.

Группу черных металлов представляют железо или железоугле-родистые сплавы (сплав железа с углеродом в различных соотно-шениях), которые в зависимости от содержания углерода носят названия — чугуны и стали (см. рис. 17.3). В ОКП эти товары представлены в 08 0000 5 классе Чугун, ферросплавы, лигатуры и стали, а прокат из них в 090000 7 классе Прокат черных металлов.

Потребительные свойства железоуглеродистых сплавов суще-ственно изменяются в зависимости от содержания в них углерода и легирующих добавок. Например, с увеличением содержания угле-рода повышается твердость и снижается пластичность (см. рис. 17.4). Это происходит потому, что с ростом содержания углерода образуется больше цементита (Fe3C, Fe2C) и меньше феррита (твердый раствор углерода в низкотемпературной модификации a-Fe).

Модуль 6. Факторы, формирующие потребительные свойства... -v- 263

Чугуны

Чугуны — общее название группы сплавов на основе железа, содержащих более 2% углерода, а также кремний (0,3—5%), марганец (до 1%) и вредные примеси — серу (до 0,12%), фосфор (до 0,2%). Иногда чугун содержит легирующие добавки (Al, Cr, Ni и др.).

Этот сплав был известен еще до нашей эры и являлся наиболее распространенным литейным сплавом с XIII—XIV вв. Сейчас чугун используют как для изготовления чугунных отливок (литейный чугун), так и в качестве сырья для изготовления стали (передельный чугун).

Потребительные свойства литейного чугуна в значительной степени зависят от состояния углерода в металлической матрице. В зависимости от этого чугуны подразделяют на белый, половинчатый и серый.

Белым называют чугун, в котором при комнатной температуре весь углерод находится в связанном состоянии, в основном в виде карбидов железа — цементита. При быстром охлаждении образуется сплав Fe-C. Такой чугун в изломе имеет белый цвет и металлический блеск. Цементит обладает хрупкостью и высокой твердостью (НВ = 170— 220), поэтому белый чугун используют в основном для производства твердой и износостойкой стали.

Серым называют чугун, в котором весь углерод или большая его часть находится в виде графита (модификация углерода, кристаллизующаяся в гексагональной слоистой структуре), а в связанном состоянии (в форме цементита) содержится не более 0,8% углерода. Из-за большого количества графита, входящего в состав такого чугуна, его излом имеет серый цвет.

В половинчатом чугуне часть углерода находится в форме графита, но при этом не менее 2% углерода присутствует в форме цементита.

Марка чугуна состоит из букв и цифр, например:

СЧ 12-28,

где СЧ — серый чугун; 12 — предел прочности при растяжении вкг/мм2 (в данном случае 12 кг/мм2); 28 — предел прочности при изгибе в кг/мм2 (в данном случае 28 кг/мм2).

Чугун самый дешевый металлический материал. Он обладает хорошими литейными и антифрикционными свойствами, износос-тойкостью, способностью гасить вибрацию, а легированный — также жаростойкостью и коррозионной стойкостью. По прочности некоторые марки чугуна конкурируют со многими качественными конструкционными сталями, однако заметно уступают им в пластичности и устойчивости к резким ударным нагрузкам (хрупкие). Поскольку чугун отличается высокими литейными свойствами, но низкой пластичностью, изделия из него получают методом литья с последующей обработкой резаньем и их не подвергают обработке давлением. Около 80—90% чугуна идет на переработку в сталь, а остальной чугун используется для изготовления литых изделий и деталей.

Применяют в медицине чугун с содержанием углерода 2,6—2,9% марок СЧ 12-28, СЧ 15-32, СЧ 18-36 и СЧ 28-40 для изготовления массивных оснований к медицинскому оборудованию (операционных и перевязочных столов, зубоврачебных кресел) и крестовин стоек различных приборов.

17.2.2. Стали

Стали — общее название группы сплавов на основе железа, со-держащих до 2% углерода, а также Si, Мп и вредные примеси S и Р.

Потребительные свойства сталей определяются их химическим составом, состоянием углерода и железа в металлической матрице, количеством и составом примесей, способом получения, процесса-ми разливки и дальнейшей переработки слитков — формования и последующей прокатки.

Уменьшение содержания углерода и введение различных леги-рующих добавок позволяет получить легированные стали с высо-кой твердостью, износостойкостью и достаточными прочностью, ударной вязкостью, тепло- и коррозионно-стойкостью, по сравне-нию с обычными углеродистыми сталями.

Кроме химического состава, на качество сталей оказывает влия-ние технология ее получения. Например, наименьшее число при-месей содержится в электролитической стали, т.е. полученной выплавкой в электрических печах.

От условий плавки, розлива и последующей переработки слит-ков зависят как механические свойства сталей, так и их устойчи-вость к коррозии. Например, мартенситные стали (пересыщенный твердый раствор углерода в a-Fe) обладают высокой прочностью и достаточной коррозионно-стойкостью, аустенитные (твердый ра-створ углерода в высокотемпературной модификации y-Fe) — вы-сокой ударной вязкостью, а ферритные (твердый раствор углерода в низкотемпературной модификации a-Fe) — низкой твердостью и относительно низкой прочностью.

Названия, состав и назначение основных видов сталей, используемых для изделий медицинского назначения приведены в ГОСТ 30208- 94 (ИСО 7153-1-88)/ГОСТ Р 50328.1-92 (ИСО 7153-1-88) Инструменты хирургические. Металлические материалы. Часть 1.

Дата добавления: 2015-10-13