Farklı ısıl işlem proseslerinin 316L paslanmaz çeliğin biyo ve mekanik özellikleri üzerine etkisi

Abstract

Paslanmaz çelikten yapılan tıbbi implantlar, çeşitli ortopedik uygulamalarında yaygın ve başarılı bir şekilde kullanılmaktadır. Bu alaşımlar sahip oldukları yüksek mekanik dayanımlarından dolayı günümüzün en çok kullanılan mühendislik malzemeleri içerisinde yer almaktadırlar. Metallerin mekanik özellikleriyle doğrudan ilişkili olan tane boyutu, metaller içinde oluşan korozyonu da etkiler. Ayrıca bu malzemelerden yüzeylerini kaplayan oksit filmleri biyokorozyon ve biyouyumluluk için de önemli bir faktör olduğu da bilinmektedir. Bu tez çalışmasında, implant üretiminde sıkça kullanılan 316L düşük karbonlu östenitik paslanmaz çeliğinin farklı ısıl işlem şartları altında davranışı incelenmiştir. Isıl işlem görmüş deney parçaları farklı soğutma ortamlarında soğutulmuştur. 1100 ºC’de ısıl işlem uygulanan numuneler farklı soğutma şartları altında soğutma işlemi uygulanmıştır. Bu çalışmada ısıl işlem sonrası soğutma koşullarının sertlik, çekme dayanımı, gerinim, biyokorozyon ve tane boyutları üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Sertlik testleri sonucunda, en yüksek sertlik değeri 81,40 HRB olarak su ortamında ölçülmüştür. Ayrıca ısıl işlem sonrası en yüksek çekme dayanımı su ortamında elde edilirken en yüksek uzama oranı yağ ile soğutma şartlarında ölçülmüştür. Isıl işlem sonrasında soğutma yönteminin 316L östenitik paslanmaz çelik parçalarının korozyona karşı direncini ve tane boyutlarını çok net bir şekilde etkilediği tespit edilmiştir.

Medical implants made of stainless steel are widely and successfully used in various orthopedic applications. These alloys are among the most widely used engineering materials today due to their high mechanical strength. The grain size, which is directly related to the mechanical properties of metals, also affects the corrosion that occurs in metals. It is also known that the oxide films covering the surfaces of these materials are an important factor for biocorrosion and biocompatibility. In this thesis, the behavior of 316L low carbon austenitic stainless steel, which is frequently used in implant production, under different heat treatment conditions was investigated. The heat-treated test pieces were cooled in different cooling environments. The samples, which were heat treated at 1100 ºC, were cooled under different cooling conditions. In this study, the effects of cooling conditions after heat treatment on hardness, tensile strength, strain, biocorrosion and grain size were investigated. As a result of the hardness tests, the highest hardness value was measured in the water environment as 81.40 HRB. In addition, the highest tensile strength after heat treatment was obtained in the water environment, while the highest elongation rate was measured in oil cooling conditions. It has been determined that the cooling method after heat treatment very clearly affects the corrosion resistance and grain size of 316L austenitic stainless steel parts.