В третьем тысячелетии медицинская наука и техника являются основными движущими силами цивилизации. Эти направления пересекаются во многих сферах, чтобы справляться со сложными вызовами современности. Медицинская сталь – продукт такого симбиоза, когда металлургия помогает развиваться здравоохранению. Можно смело утверждать, что без этого материала существование отрасли, отвечающей за борьбу с болезнями и сохранение человеческой жизни, невозможно. Причем он обладает таким количеством положительных характеристик, что востребован не только здесь.
Что такое медицинская сталь?
Тех, кто попытается найти в интернете или даже в специализированной литературе однозначную трактовку этого термина, ждет разочарование. Официального обозначения, точно регламентированного состава, стандартизированных требований к механическим свойствам у такого материала не существует.
Более того, речь идет не об одном, а о группе металлических сплавов, которые применяются при производстве медицинских инструментов, оборудования, конструкционных элементов протезов, пр. Таким образом, у каждого производителя материал этой категории может иметь свою собственную химическую формулу. Это обуславливается многими факторами, в том числе, сферой применения. Например, медицинский сплав для стоматологии – это во многих случаях комбинация кобальт-хром, а хирургическая сталь – категория сплавов, где предпочтительно легирование никелем.
История открытия и применения
Медицинский металл в лекарском деле стал применяться более 300 лет назад. Историческая справка гласит, что пионером этого направления стал врач по имени Фабрициус. Он использовал металлический сплав для изготовления стальных колец, которыми фиксировались переломы костей. Первая такая ортопедическая операция датируется 1666 годом. Сегодня металлургическая промышленность шагнула далеко вперед и выпускает достаточно широкий ассортимент сталей, инертных к корродированию при контактах с живыми тканями. Другими словами, речь идет о нержавейке, но специальной.
Нержавеющая сталь – это материал практичный, надежный, благородный и эстетичный. По этим показателям она во многом превосходит другие материалы.
Свойства и критерии медицинской стали
Для начала обозначим, что сталь – это сплав железа с углеродом. А отличительной особенностью материала, применяемого в медицине, является наличие в нем легирующих элементов. Они добавляются с целью изменения (улучшения) физических и/или химических качеств основного состава.
Рисунок 1. Сталь в медицине
Химические свойства для определения принадлежности к хирургической стали
- Углерод – обязательный компонент любого стального сплава, включая нержавейку. Именно он отвечает за твердость и прочность материала. В результате взаимодействия углерода с железом, образуются карбиды – структуры с повышенными механическими характеристиками. Кроме того, наличие углерода позволяет упрочнить сталь путем термической обработки. Однако, допускать переизбыток этого элемента нельзя – допустимые границы 0,4-1,2%.
- Хром – самый популярный компонент для легирования стали. Медицинский сплав предполагает его наличие на уровне 13% и более. Размельчая зерно металла, увеличивает его прочностные характеристики. На поверхности материала оксиды хрома образуют пленку, которая защищает от агрессивной среды и термонагрузки.
- Кремний – компонент, обеспечивающий антикоррозийные свойства и стойкость к окислению при высоких температурах. Повышает упругость и кислотостойкость. Состав хирургической стали предполагает его включение на уровне 1% от общей массы.
- Марганец – раскислитель. Достаточно 1% в компонентной формуле. Удаляет из материала кислород, который попадает в него в процессе плавки. Тем самым повышается износостойкость и упругость металла, хотя несколько уменьшается пластичность. Также марганец связывает серу, препятствуя образованию вредного соединения FeS, провоцирующего ломкость в режиме высоких температур.
Кроме этих элементов, в состав медицинского сплава может входить никель. Он подобно хрому придает стали коррозионную стойкость, а также увеличивает прочность и пластичность.
Физические свойства для определения принадлежности к хирургической стали
Стоит отметить, что присутствие в малых количествах легирующих компонентов не делают ее токсичной. А благодаря высокой плотности и малой пористости, поверхность легко поддается дезинфекции.
Сталь очень твердая – ее трудно повредить, она не боится ударов и царапин. И вместе с тем, при изготовлении изделий, удается выполнить очень тонкое и острое лезвие, которое длительное время не будет притупляться.
Другие важные параметры, характеризующие хирургическую сталь:
- коррозийная стойкость;
- жаропрочность;
- сопротивление циклическим нагрузкам;
- высокая усталостная прочность;
- склонность к термическому упрочнению.
Подходящие марки стали
Описанные выше параметры являются достаточно общими и подходят для ряда сталей. Среди наиболее востребованных стоит отметить марки:
- 95Х18;
- 40Х13С;
- 65Х13.
Такая классификация характерна для нашего рынка. Зарубежные аналоги обозначаются, например, так:
- 1.4125 (Германия)
- 440В (США)
- SUS440C (Япония)
- Z100CD17 (Франция)
Область применения хирургической стали
Сплавы этой категории, несмотря на специфичность наименования, фигурируют в разных сферах. Им отдают предпочтение там, где выдвигаются повышенные требования к инертности относительно агрессивных сред и прочности.
Рисунок 2. Медицинская сталь
Медицина
Медицинская сталь – это высокотехнологичный продукт, без которой существование системы охраны здоровья и борьбы с болезнями мы представить не можем. Описать всю широту востребованности этой особой нержавейки в отрасли в рамках этой статьи физически не получится. Скальпели, зажимы, щипцы, иглы и другой хирургический инструментарий изготавливается только из нее. Также, как и фрезы, стоматологические боры, брекеты, детали протезов для различных частей организма, стерилизационные емкости и медицинская посуда, пр. А чтобы изделия служили как можно дольше, необходимо соблюдать определенные правила пользования, ухода и хранения.
Архитектура
Изделия из хирургической стали можно найти в интерьерах различных помещений. Трендовый в последние годы стиль лофт, предлагает нержавеющие люстры, светильники, декоративные панели, мебельную фурнитуру, рамы для зеркал. Таким образом, многие предпочитают купить металл такой как медицинская сталь для того, чтобы создать тот самый уникальный «индустриальный» вид.
Пищевая промышленность
Логично, что раз хирургическая сталь разрешена в медицине, то применяется и в пищевой промышленности, где важнейшим критерием является нетоксичность материалов. Из нее производят долговечные и красивые столовые приборы. Отдельное направление – кухонные ножи, лезвия которых должны быть достаточно твердыми и острыми при интенсивной эксплуатации. Некоторые детали посудомоечных машин и поверхности духовых шкафов также выполняются из таких сплавов.
Машиностроение
Эта сфера, наряду с медициной, является крупным потребителем высоколегированных сталей. Детали машин и механизмов, подверженных высоким абразивным нагрузкам и постоянному воздействию агрессивных сред, также изготавливаются только из таких материалов. В качестве примера, можно привести конструктивные элементы поршневых систем и карданных крестовин.
Украшения
Как бы странно это не звучало, но медицинская сталь более прочная, чем золото и серебро. Именно поэтому, бижутерия и украшения из нее – тренд последнего времени. Сегодня можно смело сказать, что это уже достаточно серьезный сегмент рынка. Эта модная тенденция объясняется достаточно просто – медицинская сталь (бижутерия из нее) не чернеют, не деформируются, не теряют блеска. При оптической оценке очень похожи на изделия из драгоценных металлов, но в разы дешевле. Бижутерия из нержавеющих сплавов выглядит привлекательно, ее покрывают эмалью, инкрустируют кристаллами Сваровски, фианитами, цирконами и другими полудрагоценными камнями. Отметим, что украшения из хирургической стали используются для пирсинга, но не первичного.
Мифы и факты про медицинскую сталь
Наша жизнь так устроена, что любая популярная тема мгновенно обрастает слухами, гипотезами и мифами. Не стали исключением высоколегированные нержавеющие сплавы. Развенчанию недостоверной информации по этой теме необходимо посвятить отдельную статью. Мы планируем такой материал – следите за обновлениями нашего блога.
А, прямо сейчас хотим ответить на два самых популярных вопроса, которые очень волнуют аудиторию. Хотя, скорее всего, после прочтения изложенного выше материала, наши читатели уже сами знают на них ответ. Но все же…
Может ли ржаветь хирургическая сталь?
Ржавеет ли нержавейка? Если коротко, то нет. А вообще, такой металлопрокат относятся к условно нержавеющим. Это значит, что для обеспечения инертности к коррозийным процессам, материал подвергается определенным воздействиям – закалка, полировка, правильная эксплуатация. Например, изделия из хирургической стали, которые используют мастера маникюра, нельзя выше положенного оставлять в стерилизаторах или в сырости. После заточки обязательно полирование и обработка узлов трения специальными составами.
Магнитится ли мед. сталь?
Те, кто носят кольца из хирургической стали ответ на этот вопрос знают. Не магнитится. Объясняется это химической формулой материалов, в которой в определенном количестве содержатся хром и марганец. Немагнитность – еще одно из важных преимуществ таких сплавов.
В завершение хотим отметить, что медицинская (хирургическая) сталь в отличие от многих других материалов, находится на подъеме по востребованности. Рост потребления на протяжении последних десятилетий зафиксирован на уровне 4-6%. И пока достойного конкурента у этого материала нет, значит он сохранит и даже упрочнит свои позиции.
