Wear resistance of steel designed for surgical instruments after heat and surface treatments

The paper presents results of studies on wear resistance of martensitic steel designed for surgical instruments. The steel was examined in as-delivered state, after heat treatment, after surface treatment and after sterilisation. The heat treatment consisted of quenching by compressed nitrogen from 1050°C (1323K) after austenitising during 20 min (1.2 ks), then the steel was tempered for two hours (7.2 ks) at temperatures of 300°C (573K) and 620°C (893K). The nitriding was carried out at T=460°C (733K) and pressure p=150 Pa during t=20 h (72 ks). A reactive atmosphere consisting of a 25% N2 and 75% H2 mixture was used to carry out the plasma nitriding. The sterilisation by steam was carried out in an autoclave at T=134°C (407K) and pressure p=0.21 MPa (2 atm.) during 30 min (1.8 ks). The abrasive wear of X39Cr13 steel was described basing on such quantities as the mass decrement and mutual displacement of frictional pair. Most favourable results of wear resistance were obtained for high-temperature tempered and nitrided steel and for high-temperature tempered, nitrided and sterilised steel.

---

W pracy przedstawiono wyniki badań odporności na zużycie ścierne stali martenzytycznej przeznaczonej na narzędzia chirurgiczne. Badano stal w stanie dostawy, po obróbce cieplnej, powierzchniowej oraz po zabiegu sterylizacji. Badaną stal poddano obróbce cieplnej, która polegała na hartowaniu sprężonym azotem z temperatury 1050°C (1323K) po austenityzowaniu w czasie 20min (1,2ks), następnie stal odpuszczano przez dwie godziny (7,2ks) w temperaturach 300C (573K) i 620°C (893K). Azotowanie przeprowadzono w temperaturze T=460°C (733K) przy ciśnieniu p=150Pa i w czasie t=20h (72ks). Do realizacji procesu azotowania jarzeniowego zastosowano atmosfere reaktywna składająca się z mieszaniny 25%N2 i 75%H2. Sterylizacje parą wodną przeprowadzono w autoklawie w temperaturze T=134°C (407K) przy ciśnieniu p=0,21MPa (2atm) i czasie 30min (1,8ks). Na podstawie takich wartości jak ubytek masy oraz wzajemne przemieszczenie pary trącej scharakteryzowano zużycie ścierne stali X39Cr13. Najkorzystniejsze wyniki odporności na zużycie ścierne uzyskano dla stali wysoko odpuszczonej i azotowanej oraz dla stali wysoko odpuszczonej, azotowanej i sterylizowanej.