Дмитрук Докт фармацевт, наук, проф. Л. Манайлова > Умаров С. З. и др. М42 Медицинское и фармацевтическое товароведение

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
9.1. Металлические материалы
Качество медицинских изделий в значительной мере определяется свойствами материалов, из которых они изготовлены. В зависимости от степени сложности изделия в производственном процессе возмохь но применение как одного материала, так и всего ассортимента меди­цинских и биологических материалов, разрешённых к использовании в медицинской практике. Например, зубчатые хирургические крючки изготавливают из нержавеющей хромированной стали, технологи! производства скальпелей предполагает использование углеродисто' или хромистой стали для лезвий и латуни или пластмассы для ручек,! медицинских приборах и аппаратах наряду с металлами применят® стекло, керамику, резину, полимерные материалы.
Независимо от вида и происхождения к медицинским материала» предъявляют следующие требования:

• 
  биологическая инертность и нетоксичность по отношению к тка­ням и средам организма;
  
• 
  устойчивость к асептической и стерилизационной обработке; 1
  
• 
  стойкость к коррозии.
  

В течение своего жизненного цикла материалы могут существенно изменять свои свойства как в сторону повышения качества изделиЛ так и его снижения. Поэтому необходимо знание свойств материалов и возможности их изменения в нужном направлении, а также спосо­бов сохранения заданных свойств.
Свойства материалов
Каждый материал обладает определёнными механическими, эле] трическими, тепловыми, химическими и иными свойствами, опреД ляющими его назначение и способы обработки.
Механические свойства
Механические свойства характеризуют сопротивляемость матер адов к внешним нагрузкам. Материалы могут подвергаться самым р|
_ичным по характеру нагрузкам (рис. 9.1): работать на растяжение, сжатие, изгиб, кручение, срез и т.д. или подвергаться совместному дей- _сГвию нескольких видов нагрузки, например растяжению и изгибу.
Для металлов и конструкционных пластмасс наиболее распростра­ним испытания на растяжение, твёрдость, ударный изгиб. Хрупкие инструкционные материалы (например, керамику, металлокерамику) часто испытывают на сжатие и статический изгиб. Механические свой­ства композиционных материалов, кроме того, оценивают в ходе ис­пытаний на сдвиг.
В результате воздействия нагрузки происходит изменение относи­тельного положения частиц материала, связанное с их перемещением (деформация).

• 
  Упругая деформация исчезает после устранения вызвавшей её на­грузки.
  
• 
  Пластическая деформация не исчезает после снятия нагрузки.
  

• 
  Сопротивление материалов пластической деформации оценивают по результатам испытаний на твёрдость путём вдавливания твёр­дого наконечника в форме шарика (твёрдость по Бринеллю или Роквеллу), конуса (твёрдость по Роквеллу) или пирамиды (твёр­дость по Виккерсу). Испытания на твёрдость не требуют наруше­ния целостности детали и потому являются самым массовым сред­ством контроля механических свойств.
  
• 
  Пластичность при растяжении конструкционных материалов оце­нивают удлинением или сужением, при сжатии — укорочением, а при кручении — предельным углом закручивания.
  

Прочность материалов зависит не только от механических свойств самого металла, но и от формы и размеров детали, упругой энергии,

а б
_||”^с- 9.1. Схемы деформации при разных способах нагружения, а — растяже- ^_а^е’ ~ сжатие; в — изгиб; г — кручение (стрелками показано направление 'РУзки, пунктиром — начальная форма образцов).
накопленной в нагруженной конструкции, характера действующ нагрузки (статическая, динамическая, периодически изменяющая по величине), схемы приложения внешних сил (растяжение одноо ное, двухосное, с наложением изгиба и др.), рабочей температуры, те] пературы окружающей среды.
• Зависимость прочности и пластичности металлов от формы характ ризуется чувствительностью к надрезу, оцениваемой обычно по о ношению пределов прочности надрезанного и гладкого образцов. Че острее надрез, тем меньше локальная пластическая деформация и те больше доля прямого излома в разрушенном сечении.
Для оценки качества металла весьма распространены испытан призматических образцов, имеющих на одной стороне надрез. П этом оценивают ударную вязкость — работу деформации и разрушен образца, условно отнесённую к поперечному сечению в месте надре
С увеличением времени действия нагрузки сопротивление пласт ческой деформации и сопротивление разрушению понижаются. Г) комнатной температуре у металлов это становится особенно замети при воздействии коррозионной (коррозия под напряжением) или др гой активной среды. При высоких температурах отмечают явлен ползучести, т.е. прироста пластической деформации с течением вр мени при постоянном напряжении. Чем выше температура, тем сил нее выражено явление ползучести и тем больше снижается во време! сопротивление материала.
Если на металл действует нагрузка, периодически меняющаяся какому-либо закону, с увеличением числа циклов нагрузки его про ность уменьшается — развивается усталость металла. В соответствш этим говорят о пределе усталости, обычно понимая под этим ампл туду напряжения, ниже которой материал при повторно-переменнс нагрузке не разрушается.
У полимерных материалов температурно-временная зависимо^ прочности и деформации выражена сильнее, чем у металлов. Пои н греве пластмасс отмечают высокоэластическую обратимую дефорЦ цию; начиная с некоторой более высокой температуры развивает необратимая деформация, связанная с переходом материала в вязк текучее состояние.
Наличие или отсутствие тех или иных веществ в материале моЖ способствовать как повышению его механических свойств, так и уменьшению. Например, сера и фосфор оказывают отрицательное вл яние на прочность стали, а добавление хрома, наоборот, способству повышению её коррозионной устойчивости.