Propriedades mecânicas e de corrosão de dois aços inoxidáveis austeníticos utilizados na fabricação de implantes ortopédicos

Abstract

Embora o aço inoxidável austenítico tipo ASTM F 138 seja o material metálico mais utilizado na fabricação de implantes ortopédicos, alguns aspectos como baixa resistência mecânica, quando na condição recozido, e suscetibilidade à corrosão localizada limitam o emprego mais amplo desse material. Recentemente, o aço inoxidável austenítico com alto nitrogênio de classificação ISO 5832-9 vem sendo indicado como substituto ao F 138, principalmente para aplicações mais críticas, envolvendo carregamentos mais severos e longos períodos de permanência no interior do corpo humano. Nesse trabalho, fez-se a caracterização das microestruturas dos dois aços, avaliaram-se, comparativamente, as propriedades mecânicas básicas, as propriedades de corrosão e de fadiga dos dois aços. O aço ISO 5832-9 apresentou comportamentos mecânico e eletroquímico bastante superior ao aço ASTM F138. A combinação dessas características rendeu a esse material melhor desempenho em fadiga em meio neutro e em meio agressivo. Avalia-se o papel do nitrogênio, tanto em solução sólida, quanto combinado com o nióbio formando a fase Z, e discutem-se os fatores que levam à superioridade nas propriedades do aço ISO 5832-9.<br>ASTM F 138 austenitic stainless steel is extensively used as an orthopedic implant material. However, some aspects, such as low strength in the annealed condition and susceptibility to localized corrosion, limit wider use of this kind of steel. Recently, a high-nitrogen austenitic stainless steel, specified in the standard ISO 5832-9, has been indicated as an alternative to ASTM F 138 steel for more severe loading and permanent application inside the human body. In this work, microstructure, mechanical properties, corrosion resistance and fatigue behavior of both steels were determined and compared. ISO 5832-9 steel displayed better mechanical and corrosion behaviors than did ASTM F 138 steel. The combination of these features lead ISO steel to enhanced fatigue performance in both neutral and aggressive environments. Analyzed were the role of nitrogen in solid solution, combined with niobium in the Z-phase, and the factors that led to superior ISO 5832-9 properties

Avaliação de não conformidades de próteses de quadril fabricadas com ligas de titânio e aço inox

“…GIODANI et al [8] avaliaram comparativamente as microestruturas e as propriedades mecânicas, fadiga e corrosão do aço inoxidável austenítico ASTM F138 com a do aço inoxidável com alto nitrogênio de classificação ISO 5832-9. Os resultados evidenciaram que os dois aços têm estrutura austenítica, não sendo observado, em nenhum deles, a presença de ferrita.…”

Caracterização Química E Microestrutural De Hastes Femorais Modulares Fabricadas Em Aço Inoxidável Abnt NBR Iso 5832-9

“…Isto se deve à combinação única de baixo custo, boas propriedades mecânicas, boa resistência à corrosão e razoável biocompatibilidade encontrada no aço. O aço inoxidável austenítico de especificação ASTM F138 (ou ABNT NBR ISO 5832-1) é o aço mais utilizado em implantes ortopédicos e, a necessidade de melhorar as suas propriedades levou ao desenvolvimento do aço inoxidável austenítico de alto teor de nitrogênio de especificação ABNT NBR ISO 5832-9 (Implantes para cirurgia -materiais metálicos -Parte 9: Aço inoxidável conformado de alto nitrogênio), que é um aço indicado para aplicações envolvendo carregamentos severos e longos períodos de permanência no interior do corpo humano [1,2]. O nitrogênio é um elemento crucial no aço porque estabiliza a austenita, aumenta a resistência mecânica e previne a corrosão localizada [3].…”

“…Pequenas quantidades de nitrogênio já são suficientes para promover variações significativas nas propriedades mecânicas e de corrosão [4]. O aumento de resistência mecânica é ocasionado pelo endurecimento por solução sólida, formação de precipitados da fase Z (nitreto rico em Nb e Cr, contendo também Fe e Mo) e refino de grão [1]. A maior resistência à corrosão é atribuída ao aumento da estabilidade do filme passivo, favorecida pela presença do nitrogênio em solução sólida na austenita [1].…”

“…O aumento de resistência mecânica é ocasionado pelo endurecimento por solução sólida, formação de precipitados da fase Z (nitreto rico em Nb e Cr, contendo também Fe e Mo) e refino de grão [1]. A maior resistência à corrosão é atribuída ao aumento da estabilidade do filme passivo, favorecida pela presença do nitrogênio em solução sólida na austenita [1]. Grabke [5] sugeriu que o nitrogênio carregado negativamente logo abaixo do filme passivo pode inibir a corrosão localizada, suprimindo ou retardando a adsorção de íons agressivos Clˉ no filme passivo.…”

Biocompatibilidade e osteointegração de células osteoblásticas em contato com nióbio

“…Tabela 2 -Propriedades mecânicas e físicas do nióbio puro em comparação com aços inoxidáveis, titânio cp e osso cortical [6,7] .…”