Медицинская сталь это какая

Хирургическая сталь — свойства и состав сплава

Еще с древних времен люди пытались применить сталь в медицинских целях. Первые опыты заканчивались не очень удачно: она ржавела, в некоторых случаях став причиной смерти пациента. Но наука не стояла на месте. Металлургия развивалась: улучшались технологии получения и легирования, открывались новые металлы. Как результат, в 1666 году некто Фабрициус впервые успешно провел операцию, скрепив сломанные участки кости стальным кольцом. Понятие хирургическая сталь таким образом и вошло в обиход.

Критерии хирургической стали

Как таковой «хирургической» марки не существует. Никакой государственный стандарт не регламентирует ее химический состав и механические свойства. Это больше ходовое понятие, используемое внутри специалистов для обозначения материала, который служит для изготовления медицинского инструмента: скальпелей, зажимов и прочее.

Есть некоторые требования, по которым определяют принадлежность стали к данной группе. Основными критериями здесь выступают такие параметры как:

• Пористость.
• Коррозионная стойкость.
• Твердость.

Разберем теперь каждый пункт более подробно.

Для хирургической стали характерно наличие низкой пористости, т.е. малого расстояния между зернами металла. Дело в том, что крупные поры являются местом скопления бактерий, которые впоследствии становятся причиной распространения инфекции по живому организму. Не помогает в этом случае и дезинфекция. Наружный слой микроорганизмов мешает проникновению дезинфицирующего раствора внутрь поры.

Хирургическая марка стали должна быть устойчива к воде. Не окисляться и не образовывать ржавчину при взаимодействии с атмосферными газами. Быть инертной по отношению к живой ткани. Не вступать в химическую реакцию с большинством видов органических и неорганических кислот. Не должна обладать токсичностью.

Наличие высокой твердости необходимо для обеспечения острой режущей кромки лезвия. Инструмент не должен гнуться при воздействии на него механических нагрузок. Твердость продлевает время эксплуатации инструмента. Помимо этого, не стоит забывать и о прочности. Лезвие не должно быть чувствительно к образованию трещин и сколов при ударе.

Все вышеперечисленные критерии накладывают на химический состав хирургической марки некоторые особенности:

• Содержание углерода должно быть 0,4-1,2%. Углерод является неотъемлемой частью, наравне с железом, для любой стали. Именно углерод ответственен за твердость и прочность стальных сплавов. При взаимодействии железа с углеродом образуются карбиды, которые отличаются более крупными размерами и повышенными механическими характеристиками. Помимо этого, углерод дает возможность осуществления дополнительного упрочнения стали методом термической обработки. Но злоупотреблять данным элементом тоже не стоит. При добавлении углерода в состав стали свыше 1,2% начинает образовываться такой эффект как хрупкость.
• Наличие хрома не менее 13%. Хром является первым по популярности легирующим элементом для стали. Он размельчает зерно металла, способствуя тем самым упрочнению. Оксиды хрома, которые образуются в виде тонкой пленки на поверхности стали, защищают ее не только от агрессивного воздействия окружающей среды, но и от повышенных температур. Также, как и углерод, хром увеличивает прокаливаемость стали, т.е. делает металл более чувствительным к термической обработке.
• Марганец (до 1%) и кремний (до 1%). Обязательно присутствуют в составе любой стали. Являются раскислителями: выводят кислород из металла, попавшего в его состав при плавке. Благоприятно воздействуют на механические свойства стали: повышают ударную вязкость, снимают остаточные напряжения, уменьшают неоднородность ее химического состава.

Помимо данных элементов, хирургическая сталь может быть дополнительно легирована никелем. Он оказывает сильнее воздействие, по сравнению с хромом, на коррозионную стойкость и жаропрочность, но при этом цена на него выше. Заметно увеличивает усталостную прочность сплава, т.е. его способность сопротивляться циклическим нагрузкам. Повышает ударную вязкость металла и его склонность к термическому упрочнению.

Под все вышеописанные критерии подходят некоторые марки высоколегированных сталей. Среди них наиболее популярны 95Х18, 40Х13С и 65Х13. Известно несколько зарубежных аналогов:

• 1.4125 (Германия).
• SUS440C (Япония).
• 440В (США).
• Z100CD17 (Франция).

Область применения

Наиболее востребованной отраслью для хирургических сталей является медицина. Она прекрасно себя зарекомендовала как материал для изготовления скальпелей, зажимов, щипцов и прочего хирургического инструмента. Скальпели из 95Х18 не теряют свой работоспособности до двух операций. Из хирургической марки производят различные детали медицинского оборудования, которые находятся в контакте с живой тканью.

По причине своей низкой токсичности сталь нашла применение в пищевой промышленности. Активно изготавливают разнообразные столовые приборы, в частности ножи. Применяют в конструкции посудомоечных машин. Иногда используют в духовках в местах непосредственного соприкосновения с пищей.

В архитектуре медицинская сталь применяется для оформления помещения. Из нее производят разного рода панели для придания интерьеру более индустриального вида. В последнее время все большую популярность набирают светильники и люстры, выполненные в стиле «лофт», в основе которых заложен данный материал.

В машиностроении — делают детали, работающие в условиях воздействия на них уксусной и молочной кислоты. Высоколегированные стали применяются для изготовления элементов поршня, карданных крестовин и других изделий, от которых требуется повышенное сопротивление к абразивному износу.

Все больше и больше становятся востребованными украшения из хирургической стали. Изготавливают разнообразные цепи, браслеты, серьги и т.д. Людей прельщает их внешний вид, который соответствует новой индустриальной эпохе, а также оптимальное соотношение их эксплуатационных свойств. Изделия не требуют особого ухода, не так подвержены к образованию царапин, как золото, и не чернеют от воды, как серебро. Добавьте к этому низкую стоимость и Вы поймете причину набирающей популярности.

Стоимость хирургической стали на рынке вторичных металлов складывается из стоимости ее отдельных элементов. Наибольшее значение здесь играет содержание хрома и никеля, т.к. они значительно превосходят по цене остальные компоненты стали. В среднем заводы выпускают заготовки по 200 рублей за килограмм. Не последнюю роль на цену оказывают объемы поставок. При запросе более тонны поставщики обычно делают скидку от 5%.

На рынке ювелирных изделий с оценкой стоимости дела обстоят немного сложнее. Здесь еще появляется такой фактор как дизайн и соответствие последним трендам моды. Так цена мужского браслета весом 50 грамм может доходить до 500 рублей, хотя стоимость его заготовки не превзошла бы и 10 рублей.

Источник

Отечественная «медицинская» сталь. Уникальный материал или красивая легенда?

Во времена Советского Союза, когда ножевая промышленность насчитывала несколько заводов, не имевших практически никакой конкуренции и производивших однотипную продукцию, возникали мифы об исключительных свойствах особенных, «специальных» сталей. Среди них и довольно устойчивый миф о некоей «медицинской стали», обладавшей замечательными качествами именно при изготовлении ножей. Попытаемся разобраться, что же стояло за этим мифом.

Источник фото: https://pellete.ru/stal/medicinskaya-stal-vikipediya.html

На сегодняшний день большинство медицинского режущего инструмента представляет собой скальпели со сменными лезвиями. Чаще всего они изготавливаются из углеродистых сталей, аналогов российской линейки У7-У10 и покрываются слоями никеля или хрома. Эти стали не относятся к нержавеющим и активно коррозируют, но для таких инструментов коррозия не имеет значения. В своем практическом применении они являются одноразовыми, используются для одного разреза и не успевают заржаветь.

Во времена СССР промышленность выпускала главным образом цельнометаллические скальпели, соответствующие современному понятию фулл-танг, где рукоятка и клинок были изготовлены из одной металлической пластины. И по стандартам того времени, важнейшим критерием использования стали в медицинской промышленности была ее максимально широкая распространенность и массовое производство. Предприятия-производители могли при необходимости легко заменяться, а подходящие стали должны были производиться повсеместно. Специальный ГОСТ определял главными свойствами «медицинской стали» наличие большого количества легирующих элементов. Она должна была быть нержавеющей и противостоять воздействию агрессивных сред: кислот, солей, щелочи и т.п. Количество хрома в их составе должно было быть не ниже 13%, а количество углерода не имело существенного значения: от 0,07 до 0,85%, так как эти стали использовались не только для режущего инструмента, но и для вспомогательного: хирургических зажимов, различных щипцов и т.п.. Также в этих сталях должен был присутствовать никель и допускалось присутствие ванадия. При этом «вредные» элементы: кремний, сера, марганец, строго ограничивались в количестве и в среднем не могли превышать 1%. Исходя из этих условий, основными, наиболее часто используемыми «медицинскими» сталями для хирургических скальпелей были такие материалы, как 20Х13 и 40Х13.

Нержавеющая сталь 20Х13 – это сплав, обладающий высокой устойчивостью к воздействию различных агрессивных сред. Материал и поныне широко используется во многих отраслях промышленности, из него производят лопатки турбин, болты, гайки, арматуру крекинг-установок и т.п.. Сталь содержит небольшой процент углерода, всего лишь 0,16 – 0,25%, кремния до 0,6%, магния до 0,8%, при этом имеет высокое содержание хрома, порядка 12 – 14%. При таких характеристиках ясно, что термообработка на высокие твердости для этого сплава практически не возможна. Материал отлично сваривается и поддается практически всем видам обработки, что существенно расширяет его области применения и позволяет изготавливать детали разного уровня сложности, но не ножи. Оптимальная твердость для такого химического состава не превышает 54 HRC, что делает износостойкость неудовлетворительной даже для самой низкоинтенсивной работы ножом. При попытке резать таким ножом даже самые простые по абразивности или твердости материалы, он практически «мгновенно» терял рабочую остроту. Из этой стали изготавливались самые бюджетные скальпели. Более дорогой сегмент был занят улучшенной сталью 40Х13, которая стала гораздо более популярной именно при изготовлении ножей.

Источник фото: https://sm-metall.ru/p373307361-shestigrannik-20h13.html

Сталь 40Х13 на определенном этапе заняла ключевое место в отечественной ножевой индустрии и вошла в историю как самая популярная. По своему составу — это классическая сталь AISI 420. В промышленности из стали марки 40Х13 по-прежнему изготавливают режущий и измерительный инструмент, рессоры, подшипники, и другие детали. Она очень хорошо переносит нагрузку в значительном интервале температур, являясь и жаропрочной и коррозионно-стойкой. В ее химсоставе содержится порядка 0,35 — 0,44% углерода, 12-14 % хрома, а кремния и марганца по 0,8 %. Максимальная твердость стали с сохранением всех ее качеств находится в пределах 56 HRC, а в «теории» она может быть закалена до 58 единиц. Однако такая твердость является уже предельной и может вызывать выкрашивания режущей кромки при силовом резе, а также общую хрупкость клинка при тяжелых работах.

Источник фото: http://surl.li/atset

В 80-х – 90-х годах XX века сталь применялась в ножевой индустрии СССР и России очень активно. Из нее изготавливались кухонные, туристические и охотничьи ножи. 40Х13 уверенно занимала ту же нишу, которую сейчас занимают в мировом производстве 420HC и 4116 Krupp, и была самой востребованной универсальной недорогой сталью. Важно отметить, что из-за сложностей термообработки ее использовали только крупные предприятия, а кастомные эксперименты с ней проводились мало. Индивидуальные мастера в тот период экспериментировали с углеродистыми сталями, дамаском и булатом. Главным ее недостатком была низкая износостойкость, не имевшая большого значения при низкой конкурентности среди производителей, но ставшая заметной, когда ножевой рынок изменился. В начале 2000-х годов 40Х13 стала уступать свои позиции стали 65Х13, которая была близка по цене, но при этом превосходила ее по ключевым рабочим характеристикам. В условиях прогресса металлургии и удешевления более качественных металлов, 40Х13 не выдержала конкуренции и повсеместно утратила свои позиции. В том числе и в медицинской промышленности, где одноразовые скальпели, не требующие ухода, специальной обработки и кипячения, заняли основное место.

Легенда о замечательной «медицинской» стали, по сути, не имела под собой оснований. Конечно, на фоне простых «углеродок», из которых повсеместно производились дешевые ножи, даже самые простые «нержавейки» выглядели вполне достойно. Но ни по удержанию режущей кромки, ни по прочностным характеристикам они не являлись уникальными и выдающимися. Однако как инструмент своей эпохи, они безусловно сыграли большую роль в отечественной ножевой индустрии.

Источник

Медицинская (хирургическая) сталь, свойства и области применения

Характеристика медицинской стали

Сталь медицинская – это группа разных марок металлов. Изделия отличаются привлекательным внешним видом. Но это только визуальная характеристика. По плотности и твёрдости медицинская сталь – лучший материал для медучреждений. В ней главное, с чем ассоциируется слово «медицина»:

Чистота инструмента зависит от наличия на нём микроскопических трещин, царапин, в которые может проникать грязь, вредные микроорганизмы. А медицинская или хирургическая сталь:

• не пропускает бактерии внутрь структуры;
• хорошо очищается;
• не вызывает аллергии.

Одним словом, сырьё проверенное и надёжное.

Как отличить нержавеющую сталь

Кроме того, большое значение имеют такие характеристики: однородность металла, состояние поверхности, отсутствие склонности к межкристаллической коррозии. 160; Н/ж сталь бывает магнитной (ферритный класс) или немагнитной (аустенитный класс) . Различие магнитных свойств — это следствие различия внутренней структуры сталей, которая напрямую зависит от химического состава нержавейки.

160; Таким образом, нержавеющая ферромагнетнаям сталь AISI 430 (к ней пристает магнит), отлично подходит для изготовления электронных весов (весовых платформ и для конструкций промышленных весов). 160; Если же подозрение в том, что платформа весов или сами весы изготовлены не из н/ж стали остается — можете пролить на металл агресивный раствор (например, соль, разведенную в теплой воде). Если через пару часов на металле не появится следов ржавчины — будьте спокойны, у вас нержавейка!

Впрочем, тросы из них тоже не делают. С каким временем? Разные — с разным, зависит от качества производства. Причем, (убежден), что нержавейку вставлять в пластиковую трубку никто не будет, только оцинковку («чтобы не ржавела» сказал продавец).

Основные свойства хирургической стали

Понятие «хирургическая сталь» используется специалистами, чтобы обозначать материал, из которого сделаны медицинские инструменты.

Она может иметь различный химический состав, но обязательно отвечает требованиям, без которых применение в хирургии становится невозможным.

Механические

Главное свойство материала – твёрдость. Только из особо твёрдого сплава вытачивают сверхтонкое лезвие. При повышенной механической нагрузке инструмент не должен гнуться, а во время падения, ударов о твёрдую поверхность – образовывать трещины и сколы. Твёрдость зависит от наличия углерода, которого должно быть 0,4-1,2%.

В сплав вводится кремний (1%), марганец (1%), которые и придают готовым изделиям:

Сталь для инструментов очень крепкая.

устойчивость к износу;

выносливость;

гарантируют долгий срок службы.

Физические

Пористость играет важную роль в дезинфекции инструмента.

Если он сделан из высокопористого сплава, в полости между зёрнами металла попадают бактерии – потенциальные распространители инфекции по организму человека.

Дезинфицирующие средства неспособны как следует обезвредить заражённые поры. Поэтому хирургическая сталь изготавливается из низкопористого сплава, хорошо поддающегося санитарной обработке.

Кроме того, вещи из хирургической стали обладают такими свойствами:

• водонепроницаемость;
• устойчивость к коррозии;
• инертность в отношении к органическим тканям;
• не выделяют токсинов.

При обработке сплавы не вступают в химическую реакцию с неорганическими веществами. И ещё один плюс – медицинская сталь не вызывает аллергии.

Медицинская сталь гипоалергенная.

Технологические

При изготовлении марки хирургической стали используют современную технологию – легирование – добавление в железо присадок, чтобы полученный материал проявлял наилучшие свойства. Хром, никель, молибден, марганец – элементы периодической таблицы влияют на качественные характеристики конечного материала.

Сталь для медицинских инструментов твердая и устойчивая.

Нержавейка марка стали

В СНГ, США, странах Азии и ЕС марки нержавеющей стали и их характеристики немного разные. В частности, речь идёт о количестве хрома, никеля, других легирующих добавок в сплаве. В этом плане российские обозначения несколько удобнее, т.к. позволяют сразу выяснить состав. К примеру, 08Х18Н10, это 0,8% углерода, 18% хрома и 10% никеля. Ближайший зарубежный аналог получил обозначение AISI 304. осуществляет продажу отечественного и американского формата, где в маркировке применяются не только цифры, но и буквы. Они обычно означают либо содержание углерода, либо дополнительные легирующие добавки:

Свойства каждой стали разные. К примеру, цена нержавейки зависит от того, аустенитная она или низкоуглеродистая. Она показывает великолепную стойкость к разрушительному воздействию коррозии. Имея состав, сходный с AISI 304, эта сталь надёжнее, благодаря большему содержанию никеля и дополнительному легированию молибденом. От свойств зависит сфера применения.

Состав сплавов для хирургической стали

Существует много видов обработки, но именно легирующие присадки влияют на уникальность. В зависимости от добавляемого вещества, меняется структура материала и свойства.

Молибденовый сплав

Из этого материала делают не только высококачественные инструменты, но и посуду, которую используют в медицине. Поверхность:

Инструменты из стали с молибденом.

легко моется;

отвечает требованиям гигиены;

устойчиво переносит высокие температуры, воздействие кислот.

Молибденовая присадка повышает прокаливаемость сплава, чем существенно улучшает прочность, стойкость изделий.

Хромоникелевый сплав

Главной особенностью соединения называют жаропрочность, поэтому оно лучше прокаливается. Это влияет на прочность, большой ресурс эксплуатации. Сталь, обогащённая хромом и никелем, устойчива к окислению. Предметы, изготовленные из хромоникеля, не ржавеют, поэтому с лёгкостью «работают» в агрессивной щелочной среде.

Из сплава делают наконечники, рабочие части медицинских инструментов, импланты.

Хромоникелевый сплав.

Ферритно-хромистый сплав

Это распространённый вид сплава, применяемого как в медицине, так и в других производствах. Идеально противостоит коррозии, благодаря 14% входящего в состав хрома. Используется для изделий, не предназначенных для сильной нагрузки.

Среди других этот материал имеет сравнительно невысокую цену, так как не содержит никеля.

Изделия из хирургической стали

Хирургическая сталь фигурирует и в ювелирном деле. О ней наверняка слышали девушки, у которых проколоты уши. Первые серьги должны быть сделаны именно из этой стали, потому что они не вызывают кожных реакций; не ржавеют и надолго сохраняют блеск; достойно смотрятся (переливаются, сверкают) и напоминают драгоценные украшения. Когда ушки заживают, можно переходить на золото или серебро, хотя многие остаются верны стальным украшениям. По тем же причинам бусины для пирсинга тоже делают из медицинской стали.

Коллекционеры и просто любители холодного оружия отличного качества часто заказывают себе клинки из хирургической стали. Ведь хороший нож – это тот, который устойчив к агрессивным средам, нехрупкий, легко затачивается и долго служит. Все эти свойства присущи медицинским сплавам, поэтому самые лучшие ножи делают из них.

Сфера применения

Обладая массой преимуществ, медсталь используется в различных сферах жизнедеятельности человека.

1. Медицинские хирургические инструменты: щипцы, скальпели, зажимы давно вошли в ежедневный обиход врача любой специальности. Протезы, которые контактируют с живой тканью, обладают прочностью, надёжностью. Тонкая иголка для шприца и высокотехнологические аппараты для проведения сложных операций имеют общее – они изготовлены из медицинской стали.
2. Нетоксичная хирургическая сталь используется в пищевой отрасли. Столовые приборы выглядят аккуратно, эстетично. Некоторые детали кухонных электротоваров вылиты из медицинских сплавов.
3. Машиностроение использует сплавы для деталей повышенной прочности. Нечувствительные к уксусной, молочной кислоте, они придают элементам устойчивости к изнашиванию, абразивности.
4. Архитекторы, дизайнеры при помощи материала приводят здания и помещения в современный презентабельный вид.
5. Последнее время медицинская сталь прочно занимает нишу в косметологии, на рынке ювелирных изделий. Украшения завоёвывают поклонников нетребовательностью в уходе, сравнительно низкой ценой. Привлекают и физические свойства: бижутерия из стали не так царапается, как золото, и не так чернеет от влаги, как серебро.

Хирургическая сталь.

Как отличить медицинский сплав от золота

Схожесть медицинского сплава с настоящим золотом дала толчок увеличения количества недобросовестных продавцов. Именно поэтому лучше разобрать в нюансах отличия оригинала от качественной подделки. Первое, на что стоит обратить внимание, это наличие пробы. Все золотые вещи обязательно маркируются цифрами, обозначающими количество благородного металла в сплаве и информацией о заводе-изготовителе. На украшениях из медицинского сырья таких отличий нет, т.к. золото лишь покрывает поверхность, а не находится в самом сплаве.

Цена на изделия из медсплава гораздо ниже, чем на золотые. Поэтому стоит насторожиться, если продавец утверждает, что украшение сделано из натурального металла, но стоимость на него занижена. Перед покупкой можно изучить ценовую политику на ювелирные изделия, чтобы понимать, что и сколько может стоить.

Цена на изделия из медсплава гораздо ниже, чем на золотые

Дорогие и редкие камни не инкрустируются в простые металлы. Найти в продаже простое золоченое кольцо с изумрудом или бриллиантом просто невозможно.

Определить, из чего сделано украшение после его покупки можно в домашних условиях с помощью йода. На обратной стороне изделия ставится йодовая точка. Золото реагирует с йодом, поэтому на месте пометки останется темное пятно окислившегося металла. Другие металлы никак не отреагируют на вещество.

Несмотря на то, что в описании хирургической стали указано, что она нетребовательна в уходе, чтобы изделия служили дольше, некоторым правилам всё-таки придётся следовать:

1. Медицинские инструменты, а также те, что используются в косметологии, следует беречь от заражения. Для этого они должны храниться в индивидуальных упаковках, или в специальных боксах. После дезинфекции перед помещением в стерилизатор промыть водой, удалив остатки «химии». Это предотвратит возрастание агрессивности препарата под воздействием высокой температуры, что вызывает коррозию. Нельзя превышать дозировку дезраствора.
2. Ювелирные украшения, независимо от состава, также требуют внимания:

• каждое изделие желательно хранить в отдельном контейнере (мешочке, коробочке);
• 1-2 раза в неделю протирать полировочной салфеткой, удаляя следы кожного жира, грязи;
• стальные украшения с позолотой носить отдельно от других, чтобы избежать мелких царапин.

Бижутерия надевается после нанесения косметики, чтобы химические средства не оставляли следов в виде пятен, жира.

Незаменимая хирургическая сталь «работает» не только в хирургии. Она востребована в косметологии, ювелирном деле. Можно сказать, что любой нержавеющий материал – это медицинская сталь. Представленная целой группой металлических сплавов, эта сталь встречается часто, так как почти каждая отрасль нашла в ней прекрасный материал, обладающий прочностью, жаростойкостью, длительным сроком эксплуатации.

НожиСталь VG1 для пищевой промышленности

НожиAisi 4140 хромомолибденовая сталь и ее российский аналог 42ХФА

Источник