博一建材讯:在医用不锈钢中,稳定的奥氏体组织是进行外科植入所基本要求的。高氮无镍奥氏体不锈钢(HNS)是一种极具吸引力的、具有良好力学性能、耐腐蚀性能和生物兼容性的植入物材料。由于在室温下具有稳定的奥氏体组织,因此这种奇特的不锈钢是无磁的,这一特点对于医学应用极为重要。
通常在下列情况下,钢的无磁性会下降:1)在快速固溶过程中钢中有δ铁素体的残余存在;2)在某些过程中(如冷加工、磨损、用氢离子进行辐照或达到深冷温度时)发生了马氏体相变;3)由于在一定温度下加热时析出了某些二次相。
中科院沈阳金属研究所的研究人员为了获得高氮含量的无镍奥氏体不锈钢(18.5%Cr,15.3%Mn,0.62%N,2.64%Mo,0.9%Cu,0.06%Si,0.02%C,余量Fe),采用了加压电渣重熔工艺(PESR);通过吹氮进行合金化,并在常压下添加氮化的铁合金;将熔炼好的钢进行锻造并轧制;随后在1373K下固溶处理达2小时,再水淬;然后将钢冷轧并拉拔至直径为2毫米、壁厚为1.2毫米的细管,并进一步氮化。
然而,在医学应用中有时却发现用于心脏导管扩张的高氮无镍奥氏体不锈钢具有弱磁性。研究人员通过光学显微镜、X-射线衍射仪(XRD)、电子探针显微分析仪(EPMA)和超导量子干扰仪(SQUID)可以测定出这种磁性。
研究结果表明,在高氮奥氏体不锈钢中的化学偏析可能导致铁素体形成元素(诸如Cr和Mo)的局部富集,从而造成一些铁磁性的δ-相的形成,进而使钢出现磁性。对钢中一些化学元素的研究表明,在铁素体相中Mn和N的浓度随着Cr和Mo的增加而下降;而在钢中,N是一种非常强的奥氏体稳定化元素,它会阻止铁素体的形成,并大大减少显微组织中铁素体的百分率;Mn会提高钢中氮的溶解度并有助于奥氏体组织的稳定化;Cr会导致铁素体的大量形成;而Mo则会造成δ-铁素体的形成。
高温气体氮化可能成为一种可供选择的、通过急剧降低剩余磁性和使钢的磁动量达到饱和来消除钢中磁性的方法。(余冶)
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