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304不锈钢具有生物相容性好、化学性能稳定、良好弹性等优点,发达国家应用其制作牙齿正畸丝,但制作工艺及方法保密。目前,国内采用304不锈钢制作的正畸丝力学性能达不到要求,表现为正畸丝在口腔内服役过程中机械性能恶化,甚至断裂,产生的碎片会引发医疗安全事故。为达到医疗安全,不锈钢正畸丝必须具有良好的力学性能。因此研制高性能医用304不锈钢正畸丝具有重要意义。
本文系统研究了固溶处理、冷拔变形量、退火工艺、定形工艺对304不锈钢性能的影响,采用XRD、SEM和拉伸测试等手段对304不锈钢的晶体结构、微观组织、力学性能进行表征,并对强化机理进行了探讨。主要结论如下:
预冷变形量的304不锈钢经过固溶处理后,抗拉强度下降,延伸率上升。
随着冷拔变形量的增加,晶粒沿拉拔方向被拉长,当变形量达到80.7%时,晶粒已经被拉成纤维状;而变形量达到90.7%时,纤维状组织更加明显。在冷变形过程中,发生了奥氏体向马氏体转变,使强度得到提升。随着冷拔变形量的增加,强度随之升高。
热定形的温度、时间、模具的弯曲半径、预先退火对热定形后丝材的回弹量均有影响。随定形温度升高、时间延长、弯曲半径增大,回弹量减少;预先退火使回弹量增加。
获得医用高性能304不锈钢正畸直丝的最佳工艺为:丝材经1100℃固溶30min后进行变形量为90.7%的冷拔,随后在480℃保温140min进行退火。获得医用高性能304不锈钢正畸弓丝的最佳工艺为:丝材经1100℃固溶30min后进行变形量为90.7%的冷拔,随后在540℃保温30min进行热定形处理。