一种析出硬化马氏体不锈铬镍钢的用途，所述钢具有下列成分（单位为ｗｔ．－％）： 铬：１０到１４ 镍：７到１１ 钼：０．５到６ 铜：０．５到４ 铝：０．０５到０．５５ 钛：０．４到１．４ 碳＋氮：最大为０．３ 硫：小于０．０５ 磷：小于０．０５ 锰：最大为０．５ 硅：最大为０．５ 钽、铌、钒和钨：每个的最大含量为０．２ 钴：适当时可达９．０ 硼：适当时为０．０００１到０．１ 其余成分为铁和通常具有的杂质， 所述钢用于制造机械操纵的旋转工具，优选用于铣削、研磨和切削工具。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术阐述了能够析出硬化的马氏体不锈钢用于制作旋转工具的一种新颖用途，该工具对高硬度和延展性的结合以及耐蚀性有很高的要求，例如是制做钻孔、铣削、研磨和切削刀具。
技术介绍
析出硬化马氏体不锈钢在WO93/07303中已经为公众所知，其中描述了一种不锈钢的成分，该不锈钢具有非常高的强度，同时，又具有良好的延展性。这种钢材被描写为最适合制作注射套管，牙科器具和医疗器械，原材料是由上述种类的钢材制造的线材和带材。由于该钢种具有极高的硬度，所以进一步加工将被限制在最小程度。在WO01/14601 A1中描写了一种工艺，用于制造具有复杂几何形状的部件，该工艺包括一系列的步骤析出硬化，退火，淬火和硬化。其结果是均匀硬度至少达到450HV。通过实例人们得知，根据这种特定的工艺过程析出硬化，马氏体不锈钢可以被用来制作医疗器械。借助于特殊的加工工艺过程，在这种情况下，可加工性的问题得到了解决，但它还不能用于制作工具，特别是不能制作具有复杂几何形状的旋转工具。一系列的边界条件必须得到满足之后才能用一种钢材来制作机械操纵的旋转工具，特别医疗用的旋转工具，尤其是牙科和外科器械。钻孔、铣削、研磨和切削刀具根据其用途，具有非常小的直径，可能是小于1mm。但是其长度与其直径相比则太长了，这样才能够达到特定的工作深度，而且由于刀具要放在夹具或卡盘罩中，因此，其长度又进一步增加了。由于这种极端的长度/直径比例和由此而造成的不利转矩分布，因此，这种工具对于实际应用中所施加的弯曲负载十分敏感。钻头的稍微弯曲，即使是裸眼几乎看不见的弯曲，也会导致下一次准备手术时或下一次使用时动作不准确和不平衡。由于频繁地而且极高速地旋转，实践中这将造成手术期间钻头断裂掉。这意味着，钻头不仅寿命短，为了安全起见必须经常更换，而且对术者、患者和旁观者也有极大的危险，因为他们可能被飞过来的刀具碎片击中，也存在相当大的成本因素。根据医疗产品法，尺寸特别小的工具被制造商称为一次性产品，这表明增加了使用者的费用。工具一经使用，不再允许第二次使用。使用者必须使用一个新的工具，这导致了不合理的高额费用。因此，人们急切地要求具有或不具有规定的切削刃的机器操纵的旋转工具，特别能用于牙科和外科钻孔、铣削、研磨和切削刀具能有多种用途，这些工具都具有非常高的硬度、耐腐蚀，同时与已知的工具或器械相比，它们也抗断裂。除了硬度和抗断裂性外，瞬间耐腐蚀性也是至关重要的。牙科和外科器械每次使用后都要消毒处理，而且这些器械容易暴露于严重腐蚀的环境中(温度、水份、有机物和其它溶剂等)。此外，使用期间还有许多腐蚀媒介，诸如血液、体液，如果这些牙科和外科器械受到损坏或者受到腐蚀的侵袭，则存在着患者被腐蚀残余物污染的危险，并且容易患有危险的术后并发症。因此，急切地需要一种稳定的、耐腐蚀而且生物兼容的机器操纵的旋转工具，诸如钻孔、铣削、研磨和切削工具。它同时具有高强度值并结合有良好的延展性性能。目前，大量的已知并且已试验过的几种合金已被用来加工成形和制作这样的工具和器械。其中的一些金属是马氏体不锈钢，奥氏体不锈钢析出硬化不锈钢。这些合金中的每一种都具有一系列的良好材料性能，诸如耐腐蚀性、强度、成型性和/或延展性，但是每种合金也具有缺点，而且不能满足特定的产品要求。目前市场上可以买到的旋转工具的缺点和存在的复杂问题在实践中是众所周知的。下表中标示出一些经常使用的钢种的化学成分。表1不同已知钢种的合金成分，wt.-％，其余成分为铁 马氏体不锈钢，如AISI 420，能提供高强度，但不具有良好的延展性。奥氏体不锈钢，例如AISI 300系列，能够提供良好的耐蚀性，同时具有高强度和延展性，在某些用途上是可以接受的，但需要显著的冷轧来获得高强度。这就意味着半成品也要具有非常高的强度，转过来又导致较差的成型性。对于析出硬化不锈钢组，有许多具有不同性能的不同钢种。然而，它们具有某些共同的特性，例如，它们中的大部分钢种是真空冶炼的，以单向工艺或更多情况下通常以双向工艺过程冶炼的，其第二步骤是在真空条件下熔炼。此外，需要大量的，即＞1.5wt％的析出成形元素，诸如铅、铌、钼和钛，通常也需要这些元素的结合。大量的元素是有利于强度的，但降低了延展性和成型性。可以在美国专利3,408,871中找到这样的一个钢种。此钢种的成品中具有可以接受的延展性，并具有约2,000N/mm2的强度。在生产半成品期间，它也具有缺点，例如，这种钢在退火状态下容易产生裂纹。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述的问题，和目前工艺水平的缺点。根据本专利技术，通过使用具有下列化学成分(以wt-％为单位)的析出硬化马氏体不锈铬镍钢，用来制作机器操纵的旋转工具，可以达到此目的铬10到14镍7到11钼0.5到6铜0.5到4铝0.05到0.55钛0.4到1.4碳+氢 最大为0.3硫小于0.05磷小于0.05锰最大为0.5硅最大为0.5钽、铌、钒和钨 每个的最大含量为0.2钴 适当时可达到9.0硼 适当时可为0.0001到0.1剩余部分包括铁和通常的杂质。根据本专利技术，通过提供由具有上述成分的析出硬化，马氏体不锈铬镍钢制作的机器操纵的旋转工具也能达到此目的。根据本专利技术，旋转工具优选指用于转孔、铣削、研磨并且具有或不具有几何形状确定的切削刃的切削工具，特别根据DW8580规定的机器操纵的旋转切削机工具。通常，这样的一种工具包括轴、加工的工具头和一个安装件。工具做轴向和/或横向移动。本专利技术包括的一个惊人的效果是析出硬化马氏体不锈钢按照本专利技术使用之后在许多用途中都有优越性，其中高的抗断裂性和抗弯曲性与硬化和抗腐蚀性能相结合起到了决定性的作用。本专利技术特别优选方案是用于制做旋转工具，这些工具是医疗工具和器械，主要用于牙科和外科。本专利技术包括的另一个惊人的效果涉及到按照本专利技术使用的沉淀析出硬化，马氏体不锈钢的良好生物兼容性与良好的腐蚀性能、高延展性和约2,500到3000N/mm2的卓越的高强度的有利结合。这种结合使此种钢材在医疗领域得到有利的应用，其中，材料短期地或长期地保留在患者的体内。根据本专利技术，特别适用的一种钢材的成分包含12.0wt.-％铬，9.1wt.-％镍，4.0wt.-％钼，2.0wt.-％铜，0.9wt.-％钛，0.35wt.-％铝，＜0.012wt.-％碳和＜0.012wt.-％氮。具体实施例方式根据本专利技术的要求，使用本专利技术中所述钢种和两块目前用来制做旋转工具的其它钢种所制造的具有相同几何形状的充分硬化的固态材料工件，进行了断裂和硬度的抗张强度和延伸率试验。根据本专利技术，试验钢种是具有表2中给出的766685材料成分的材料。其它具体内容详见表2。表2本专利技术所述钢种化学成分的例子。 1.4112和1.4108号钢种的化学成分在表1中已经给出，它们被用作为比较钢种。试验的试样是固态材料的杆材，具有圆形断面，直径为4.5mm，所有的试验试样都是经过析出硬化处理的。根据本专利技术，钢材的硬化发生在475℃，持续4小时。根据对这些钢种规定的硬化工艺，1.4112和1.4108号钢种的硬化在真空状态下温度为1000℃条件下发生，持续40-60分钟。然后这两个钢种均在氮气中冷却到零下50℃。1.4108号钢种又额外在160℃温度下回本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：贝恩德·布兰克，
申请(专利权)人：山特维克知识产权公司，
类型：发明
国别省市：
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