THE EFFECT OF CR ON MICROSTRUCTURE AND MECHANICAL PROPERTIES OF 316L STAINLESS STEEL USED AS IMPLANT MATERIAL PRODUCED BY POWDER METALLURGY

Abstract

ABSTRACT

In this study, 316L stainless steel is produced with the addition of chromium in different compositions. The effect of chromium addition on the mechanical properties and microstructure was determined. To improve these mechanical properties and reduce the cost of the steel produced, powder metallurgy technology is used.

Chromium added 316L stainless steel has a high resistance to oxidation. This resistance increases with increasing chromium percentage (over 11%-12%). Corrosion resistance results from the formation of a self-healing negative chromium oxide layer on the surface of the stainless steel. Properties such as corrosion behavior of the material, how it interacts with the body, biocompatibility, good fatigue strength, increased ductility, low cost and mechanical workability make 316L stainless steel especially preferred for implant applications.

In this study, 316L stainless steel containing with Cr at different weight ratios (16.84, 17.14, 17.34.17.84 and 18.84) was mixed with powder metallurgy technique for 90 minutes. After mixing, all compositions were pressed unidirectional at a pressing pressure of 750MPa. The sintering process was applied for one hour in an argon atmosphere at 1200 ℃. The microstructure and mechanical properties characterization of the produced parts were determined by tensile test, hardness test, optical microscope, SEM microstructure, SEM fracture surface, and EDS analysis.

ÖZET

Bu çalışmada farklı bileşimlerde krom ilavesi ile 316L paslanmaz çelik üretilmiştir. Krom ilavesinin mekanik özellikler ve mikro yapı üzerindeki etkisi belirlendi. Bu mekanik özellikleri iyileştirmek ve üretilen çeliğin maliyetini düşürmek için toz metalürjisi teknolojisi kullanılmaktadır.

Krom katkılı 316L paslanmaz çeliğin oksidasyona karşı direnci yüksektir. Bu direnç, krom yüzdesinin artmasıyla (geleneksel olarak %11-%12) artar. Korozyon direnci, paslanmaz çeliğin yüzeyinde kendi kendini onaran negatif bir krom oksit tabakasının oluşmasından kaynaklanır. Malzemenin korozyon davranışı, vücutla nasıl etkileşime girdiği, biyouyumluluğu, iyi yorulma dayanımı, artırılmış sünekliği, düşük maliyeti ve mekanik işlenebilirliği gibi özellikleri 316L paslanmaz çeliğini özellikle implant uygulamaları için tercih nedeni olmaktadır.

Bu çalışmada, ağırlık olarak farklı oranlarda (16.84,17.14,17.34.17.84 ve 18.84) Cr içeren 316L paslanmaz çelik, toz metalürjisi tekniği ile 90 dakika karıştırma işlemine tabi tutulmuştur. Karıştırma sonrasında tüm kompozisyonlar 750MPa presleme basıncında tek yönlü preslenmiştir. Sinterleme işlemi ise 1200 ℃ sıcaklıkta argon atmosferinde bir saat uygulanmıştır. Üretilen parçaların mikroyapı ve mekanik özellik karakterizasyonu çekme testi, sertlik testi, optik mikroskop, SEM mikroyapı, SEM kırık yüzey ve SEM, EDS analizleri ile belirlenmiştir.