一种高强高耐蚀高氮奥氏体不锈钢克氏针及其制备方法技术

一种高强高耐蚀高氮奥氏体不锈钢克氏针及其制备方法，所述奥氏体不锈钢的化学成分为：20.0

【技术实现步骤摘要】
bone drilling.In:Proceedings of 9
th international workshop on microfactories,Honolulu,Hawaii；2016)。以上报道表明，通过合理的针头结构设计，可以有效降低克氏针的切削力。
[0007]因此，为有效改善目前市场用克氏针置针准确率不高的不足，本专利技术提出了一种超高强高耐蚀高氮奥氏体不锈钢克氏针及其制备方法，通过对大变形高氮不锈钢进行低温时效热处理，调控大变形后变形带中纳米尺寸Cr2N析出相的析出，获得具有优异的强度和耐蚀性能的克氏针用不锈钢材料，结合其针头结构的优化设计，使该新型克氏针具有优异的防滑特性。本专利技术用于机器人辅助骨科手术，可以有效降低克氏针打滑概率，提高置针及置钉准确率，对其在医疗等生产领域的应用具有重要的意义。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种高强高耐蚀高氮奥氏体不锈钢克氏针及其制备方法，通过冷变形引入合适的缺陷，调控高氮奥氏体不锈钢中Cr2N的析出行为，在保持高氮钢优异的耐腐蚀性能的同时，通过缺陷与第二相复合强化大幅提高其力学强度和硬度，获得具有优异的强度和耐蚀性能的克氏针用不锈钢材料，结合其针头的优化设计，使该新型克氏针具有优异的防滑特性。本专利技术对扩展高强韧高耐蚀防打滑克氏针在医疗等生产领域的应用具有重要的意义。
[0009]本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
[0010]一种用于制备高强高耐蚀高氮奥氏体不锈钢克氏针的材料，其特征在于，所述材料为高氮奥氏体不锈钢，其化学成分为：20.0
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22.5wt.％Cr，4.3
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5.3wt.％Mn，11.3
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12.3wt.％Ni，2.2
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2.8wt.％Mo，0.3
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0.7wt.％Nb，0.55
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0.87wt.％N，余量为Fe。
[0011]所述高氮奥氏体不锈钢进一步优选配比为：20.5
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21.0wt.％Cr，4.5
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5.0wt.％Mn，11.5
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12.0wt.％Ni，2.4
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2.6wt.％Mo，0.4
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0.6wt.％Nb，0.6
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0.8wt.％N，余量为Fe。
[0012]其中Cr与N的质量比满足Cr/N＝25
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35。
[0013]本专利技术还提供了一种采用所述材料制备超高强高耐蚀高氮奥氏体不锈钢克氏针的方法，其特征在于：利用加压感应炉冶炼高氮奥氏体不锈钢，经氮气环境下电渣重熔、热锻、热轧和固溶热处理后，进行冷轧或冷拔变形，冷轧或冷拔的截面变形量大于70％，之后在500
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650℃时效处理，保温0.5
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2h，空冷至室温获得高氮奥氏体不锈钢丝材。
[0014]作为优选的技术方案：
[0015]所述热锻及热轧的温度为1180
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1250℃，保温3
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5h。
[0016]所述固溶热处理温度为1150
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1200℃，保温1
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2h。
[0017]所述时效处理工艺为在560
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610℃下保温0.5
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1h，空冷至室温。
[0018]在本专利技术中，Cr2N是高氮奥氏体不锈钢具备超高强度的主要强化相。对于固溶态的高氮钢而言，Cr2N析出鼻尖温度一般为850～950℃，鼻尖析出时间为30min左右，并且Cr2N一般在晶界析出，其对强度的提升有限，同样也会造成严重的晶间腐蚀现象。本专利技术中，通过对高氮奥氏体不锈钢进行大变形(>70％冷变形量)，进而在基体中产生大量的变形带，变形带区域中的缺陷密度高，原子排列混乱，原子沿晶体缺陷扩散较为容易，存在大量的形核位点，并且变形带中储存着大量的形变能，因此可以在较低温度下进行时效，使细小弥散的Cr2N在变形带处均匀析出，进而在不影响耐蚀性能的基础上大幅度地提升高氮奥氏体不锈
钢的强度。
[0019]热处理温度是本专利技术重要的一部分，在500
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650℃进行时效处理，能够使Cr2N在变形带处均匀析出，晶界等其他区域无Cr2N的析出。此外，时效温度不宜过低，时效时间不能过短，从动力学角度来讲，将不利于中间相的析出，而时效温度过高，时效时间过长，则会造成析出相粗大，影响材料的力学和耐蚀性能。通过大变形引入变形带，调控Cr2N在变形带中的均匀析出，使高氮奥氏体不锈钢具备超高强度和优异的耐蚀性能，是本专利技术的主要创新点。
[0020]本专利技术提供了一种克氏针针头结构设计，所述针头采用棱锥面设计，锥面个数大于等于2，棱线夹角为30～50度，棱线与轴线夹角为10～20度，该结构设计可以最大程度的提高克氏针的钻屑能力，有效防止克氏针的打滑现象。
[0021]本专利技术的有益效果是：
[0022]本专利技术开发出一种高强高耐蚀高氮奥氏体不锈钢克氏针及其制备方法，所得克氏针的抗拉强度高达1950
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2100MPa，硬度值高达560
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610HV，点蚀电位在1.11V以上。通过新型高强韧高耐腐蚀高氮奥氏体不锈钢丝材制备和针头结构优化设计，使该新型克氏针具有优异的防滑特性。本专利技术对扩展高强韧防打滑克氏针在医疗等生产领域的应用具有重要的意义。
附图说明
[0023]图1 冷变形(72％)0.72N高氮钢在580℃/40min后的显微组织，(a)宏观显微组织，(b)透射电镜(TEM)组织。
[0024]图2 0.72N高氮钢在冷变形态(72％)和580℃/40min后的力学性能。
[0025]图3 二棱锥面针头结构示意图及实物图，(a)结构示意图，(b)实物图。
[0026]图4 四棱锥面针头结构示意图及实物图，(a)结构示意图，(b)实物图。
具体实施方式
[0027]以下用实施例对本专利技术作更一步的描述。这些实施例仅仅是对本专利技术最佳实施方式的描述，并不对本专利技术的范围有任何限制。
[0028]实施例：
[0029]实施例1
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6为具有高强韧高耐蚀性能的高氮奥氏体不锈钢，其化学成分见表1。根据本专利技术的化学成分范围进行控制冶炼，在1200℃保温4h进行热锻及热轧，制备出直径4mm棒材。再进行固溶处理，固溶温度为1180℃，固溶时间为1.5h。最后进行冷拉拔处理，变形量为75％，最终制备得到直径为2mm的丝材。
[0030]对比例：
[0031]对比例1
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6为普通高氮奥氏体不锈钢，其化学成分见表1，具体制备工艺和固溶热处理工艺与实施例相同。
[0032]表1实施例和对比例材料化学成分(wt.％)
[0033][0034][0035]根据本专利技术高强韧高耐蚀高氮奥氏体不锈钢设定的时效热处理方法的参数范围，制定了时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于制备高强高耐蚀高氮奥氏体不锈钢克氏针的材料，其特征在于，所述材料为高氮奥氏体不锈钢，其化学成分为：20.0
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22.5wt.％Cr，4.3
‑
5.3wt.％Mn，11.3
‑
12.3wt.％Ni，2.2
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2.8wt.％Mo，0.3
‑
0.7wt.％Nb，0.55
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0.87wt.％N，余量为Fe。2.按照权利要求1所述用于制备超高强高耐蚀高氮奥氏体不锈钢克氏针的材料，其特征在于，所述材料为高氮奥氏体不锈钢，其化学成分为：20.5
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21.0wt.％Cr，4.5
‑
5.0wt.％Mn，11.5
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12.0wt.％Ni，2.4
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2.6wt.％Mo，0.4
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0.6wt.％Nb，0.6
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0.8wt.％N，余量为Fe。3.按照权利要求1或2所述用于制备超高强高耐蚀高氮奥氏体不锈钢克氏针的材料，其特征在于，所述不锈钢中Cr与N的质量比满足Cr/N＝25
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35。4.一种采用权利要求1所述材料制备超高强高耐蚀高氮奥氏体不锈钢克氏针的方法，其特征在于：利用加压感应...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱悦，袁伟，
申请(专利权)人：中国医科大学附属第一医院，
类型：发明
国别省市：