高氮无镍奥氏体抗菌不锈钢(HNSAg)及其制备方法

摘要

本发明公开一种高氮无镍奥氏体抗菌不锈钢(HNSAg)及其制备方法，不锈钢成分按重量百分比包括碳、硅、锰、铬、钼、铜、氮、铌、银、余量为铁；本发明的高氮无镍奥氏体抗菌不锈钢(HNSAg)经固溶处理后为单一奥氏体组织，在非微生物环境中具有优异的抗点蚀性能，在微生物环境中具有良好的抗菌性能和抗微生物腐蚀性能，对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌率均达到93%以上，不存在镍释放风险，在人工唾液和汗液中的锰释放率远低于允许的日摄入量标准，可作为生物医学材料使用，不存在金属毒性的风险。该高氮无镍奥氏体抗菌不锈钢(HNSAg)具有很好的韧塑性，可以满足首饰等精细件加工要求，综合性能优于316L等铬镍奥氏体不锈钢。

说明书

技术领域

本发明涉及一种合金，特别是涉及一种生物医学材料和首饰用的高氮无镍奥 氏体抗菌不锈钢(HNSAg)及其制备方法。

背景技术

316L等铬镍奥氏体不锈钢以其良好的耐蚀性和成型性能，广泛应用于医疗 器械、生物医学材料、首饰材料等领域，但是它们都或多或少的含有一定量的 镍，在使用过程中存在镍致敏的风险；另外，这些产品经常携带细菌，但是普 通铬镍不锈钢本身不具有抗菌性能，可能带来细菌感染和传播问题。

针对含镍奥氏体不锈钢的致敏风险，国内外研究人员在节镍型奥氏体不锈 钢研究的基础上，将高氮奥氏体不锈钢的研究应用延伸到医用无镍奥氏体不锈 钢，并取得了一定的进展，部分产品已开始应用于人体植入器件、医疗器械及 首饰产品上。但是，有研究发现，细菌在高氮无镍奥氏体不锈钢表面的粘附作 用比在传统奥氏体不锈钢表面要严重得多，而且细菌的代谢产物会加剧不锈钢 的局部腐蚀；另外现有高氮奥氏体不锈钢普遍存在屈强比高、加工硬化能力强、 成型难度增加等问题，特别是对于精细件。而针对普通奥氏体不锈钢不具抗菌 性能的问题，国内外研究人员采用铜、稀土、银等元素对其进行抗菌改性处理， 获得了相应的抗菌性能，但是发现不锈钢经改性处理后镍释放率有所提高，增 加了镍致敏的风险。

为了避免现有技术的不足之处，因此，需要提供一种无镍致敏风险，具有 良好抗菌性能和耐蚀性能，且力学性能可以满足小件加工要求的高氮无镍奥氏 体抗菌不锈钢(HNSAg)。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种无镍致敏风险，具有良好抗菌性能 和耐蚀性能，且力学性能可以满足小件加工要求的高氮无镍奥氏体抗菌不锈钢 (HNSAg)。

本发明的高氮无镍奥氏体抗菌不锈钢(HNSAg)，不锈钢所分按重量百分比包 括以下组分：

碳≤0.03%、硅0.4-0.8%、锰18-20%、铬18-20%、钼1.8-2.5%、铜0.4-0.6%、 磷≤0.025%、硫≤0.025%、氮0.5-0.6%、铌0.05-0.12%、银0.10-0.20%、余 量为铁以及不可避免的杂质；

进一步；不锈钢成分按重量百分比包括以下组分：

碳0.024%、硅0.48%、锰18.42%、铬18.05%、钼1.96%、铜0.48%、磷0.011%、 硫0.006%、氮0.55%、铌0.10%、银0.13%、余量为铁以及其它不可避免的杂质。

本发明还公开一种高氮无镍奥氏体抗菌不锈钢(HNSAg)的制备方法，包括以 下步骤：

a.在镁砂坩埚中进行熔炼：在熔炼前将坩埚清理干净以避免熔炼时增碳， 然后将原料YT0纯铁、FeCr69微碳铬铁、MnN8.28氮化锰、FeMo60钼铁、FeSi75 硅铁、电解锰、纯铜、CuAg30铜银合金、FeNb50A铌铁装入坩埚并填充密实后 封闭坩埚炉盖；

ｂ．将坩埚抽真空到5Pa以下，然后在坩埚熔炼室内充入氮气到6-9atm并 进行加热熔炼至温度为1600—1620℃时，将金属液浇注到金属锭模中制得铸锭； 将制得的铸锭在温度为1050—1100℃下热轧成板坯，最后在温度为1080—1150 ℃下固溶处理；制得高氮无镍奥氏体抗菌不锈钢(HNSAg)；

进一步，步骤a中，纯铁为小块状，电解锰为薄片状，其余材料均为小颗 粒状；装料时将氮化铬、钼铁、电解锰、纯铜、银铜合金、硅铁、铌铁放置于 纯铁与微碳铬铁材料的中间；

进一步，步骤b中，将坩埚抽真空到5Pa以下，然后在坩埚熔炼室内充入 氮气到7atm并进行加热熔炼至温度为1600℃时，将金属液浇注到金属锭模中 制得铸锭；将制得的铸锭在温度为1050℃下热轧成板坯，最后在温度为1100 ℃下固溶处理。

进一步，步骤b中，熔炼过程中对坩埚进行倾侧使炉料全部熔毕。

本发明的高氮无镍奥氏体抗菌不锈钢(HNSAg)，是通过以下措施来达到发明 目的的：

1合理设计合金的成分

1.1确定代镍元素。不锈钢中有利于奥氏体稳定化的元素除镍外还有钴、 碳、锰、氮，但是钴与镍一样会引起过敏，而且它属于贵重元素，因此不可选 用。碳能大大提高镍当量，但是碳会显著增加碳化物析出的倾向，使不锈钢敏 化，严重影响耐蚀性，而且碳在提高不锈钢形变硬化指数，因此不能选择碳来 稳定奥氏体，必须控制其含量尽可能低。锰在一定范围内有稳定奥氏体的效果， 但是当锰含量过高时，反而不利于奥氏体稳定。氮是强烈的奥氏体稳定化元素， 不锈钢中加入氮会抑制钢中铁素体相的形成，显著降低铁素体的含量，使奥氏 体相更加稳定，因此最好也是唯一可接受的稳定奥氏体的元素是氮。要获得单 一奥氏体，必须满足最低镍当量要求，氮含量越高，越有利于奥氏体的稳定， 但是氮含量过高时将导致低温脆性，并且增加材料加工的难度。综合考虑这两 方面的因素，选择氮含量在0.50~0.60wt%之间。

1.2选择抗菌元素及含量。铜是当前抗菌不锈钢研究中应用最广泛的抗菌 元素，但是其获得抗菌性能的前提是在700~900℃长时间时效处理以获得足够 量的ε—Cu相，但是这个温度区间也正是氮化铬析出的敏感区间，必然会损害 合金的耐蚀性，因此不能考虑选择铜作为抗菌元素。稀土和银均可使不锈钢获 得抗菌性能，但是稀土的抗菌改性作用有限，要获得足够的抗菌性能必须使稀 土具有较高的含量，而过量的稀土会严重恶化不锈钢的耐蚀性和加工性能，故 不适合用于高氮无镍不锈钢的抗菌元素；而银具有优异的抗菌性能，少量的银 不会明显增加成本，本文首选银作为高氮无镍不锈钢的抗菌元素，选择其范围 为0.1~0.2wt%。

1.3确定基本元素含量。不锈钢的耐蚀性与铬含量关系密切，呈现n/8的 规律，为保证合金具有优良的耐蚀性，应选择铬含量不低于Cr18系，但是当铬 含量过高时容易形成σ相而恶化加工性能，而且铬含量越高，越有利于σ相的 形成。钼对于提高不锈钢的耐点蚀性能非常有益，为提高抗点蚀性能，拟研发 的材料需添加钼，但是钼含量过高时也很容易形成σ相。因此本研究中选择铬 的成分范围为18~20wt%，钼的成分范围为1.8~2.5wt%。铌是有效的晶粒细化剂， 对改善材料的耐蚀性、力学性能和银的分布状况等都有益处，因此选择铌含量 为0.05～0.12wt%。碳会显著降低不锈钢的抗晶间腐蚀性能，选择其含量在 0.03wt%以内。硅有利于熔炼脱氧和改善流动性，选择其成分范围为 0.4~0.8wt%。磷、硫作为有害元素，含量控制在0.025wt%以内，越低越好。铜 有稳定奥氏体的作用，在不锈钢中可代替部分镍，改善不锈钢的延展性及在酸 环境中的耐蚀性，因此材料中选择添加0.4~0.6wt%的铜。

1.4选择锰促进氮的溶解。氮只有处于固溶态时，其稳定奥氏体和提高耐 蚀性的作用才会体现出来。但由于氮在纯铁液中的溶解度极低，为减少熔炼、 铸造、焊接等制作难度，利用合金元素改善氮在不锈钢中的溶解度。铬和钼有 提高氮固溶度的作用，但是它们不足以让氮完全固溶，因此本发明另选择锰作 为促进氮溶解的元素。锰越高越有利氮的溶解，但是过高的锰不利于奥氏体的 稳定，而且锰含量太高时，会促使形成金属间相，降低耐蚀性。选择锰的成分 范围为18~20wt%。

本发明的有益效果：本发明的高氮无镍奥氏体抗菌不锈钢(HNSAg)经固溶处 理后为单一奥氏体组织，氮均匀固溶在基体中，银主要以微小富银相的方式弥 散分布在基体中，在非微生物环境中具有优异的抗点蚀性能，在微生物环境中 具有良好的抗菌性能和抗微生物腐蚀性能，对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗 菌率均达到93%以上，合金不存在镍释放风险，在人工唾液和汗液中的锰释放 率远低于允许的日摄入量标准，可作为生物医学材料使用，不存在金属毒性的 风险。该高氮无镍奥氏体抗菌不锈钢(HNSAg)具有很好的韧塑性，可以满足首饰 等精细件加工要求，综合性能优于316L等铬镍奥氏体不锈钢。

附图说明

附图1是本发明的高氮无镍奥氏体抗菌不锈钢(HNSAg)的显微组织与 316L不锈钢对比图；

附图2是本发明的高氮无镍奥氏体抗菌不锈钢(HNSAg)（含银0.13%）中 银在基底中的分布情况示意图；

附图3是本发明的高氮无镍奥氏体抗菌不锈钢(HNSAg)在人工汗液中的极 化曲线与316L不锈钢对比图；

附图4是本发明的高氮无镍奥氏体抗菌不锈钢(HNSAg)抗金黄色葡萄球菌 效果与316L不锈钢对比图；

附图5是本发明的高氮无镍奥氏体抗菌不锈钢(HNSAg)的冲击断口形貌；

附图6是本方面的高氮无镍奥氏体抗菌不锈钢(HNSAg)与316L的加工硬 化行为对比；

附图7是本发明的高氮无镍奥氏体抗菌不锈钢(HNSAg)与316L的腐蚀磨 损失重对比；

附图8是本发明的高氮无镍奥氏体抗菌不锈钢(HNSAg)与316L的腐蚀磨 损形貌对比。

具体实施方式

本发明的高氮无镍奥氏体抗菌不锈钢(HNSAg)，不锈钢所分按重量百分比包 括以下组分：

碳≤0.03%、硅0.4-0.8%、锰18-20%、铬18-20%、钼1.8-2.5%、铜0.4-0.6%、 磷≤0.025%、硫≤0.025%、氮0.5—0.6%、铌0.05—0.12%、银0.10—0.20%、余 量为铁以及不可避免的杂质；

进一步；不锈钢成分按重量百分比包括以下组分：

碳0.024%、硅0.48%、锰18.42%、铬18.05%、钼1.96%、铜0.48%、磷0.011%、 硫0.006%、氮0.55%、铌0.10%、银0.13%、余量为铁以及其它不可避免的杂质。

本发明还公开一种高氮无镍奥氏体抗菌不锈钢(HNSAg)的制备方法，包括以 下步骤：

a.在镁砂坩埚中进行熔炼：在熔炼前将坩埚清理干净以避免熔炼时增碳， 然后将原料YT0纯铁、FeCr69微碳铬铁、MnN8.28氮化锰、FeMo60钼铁、FeSi75 硅铁、电解锰、纯铜、CuAg30铜银合金、FeNb50A铌铁装入坩埚并填充密实后 封闭坩埚炉盖；

ｂ．将坩埚抽真空到5Pa以下，然后在坩埚熔炼室内充入氮气到6-9atm并 进行加热熔炼至温度为1600-1620℃时，将金属液浇注到金属锭模中制得铸锭； 将制得的铸锭在温度为1050-1100℃下热轧成板坯，最后在温度为1080-1150 ℃下固溶处理；制得高氮无镍奥氏体抗菌不锈钢(HNSAg)；

进一步，步骤a中，纯铁为小块状，电解锰为薄片状，其余材料均为小颗 粒状；装料时将氮化铬、钼铁、电解锰、纯铜、银铜合金、硅铁、铌铁放置于 纯铁与微碳铬铁材料的中间；

进一步，步骤b中，将坩埚抽真空到5Pa以下，然后在坩埚熔炼室内充入 氮气到7atm并进行加热熔炼至温度为1600℃时，将金属液浇注到金属锭模中 制得铸锭；将制得的铸锭在温度为1050℃下热轧成板坯，最后在温度为1100 ℃下固溶处理。

进一步，步骤b中，熔炼过程中对坩埚进行倾侧使炉料全部熔毕。

实施例一

本实施例的高氮无镍奥氏体抗菌不锈钢(HNSAg)，不锈钢成分按重量百分比 包括以下组分：

碳0.024%、硅0.48%、锰18.42%、铬18.05%、钼1.96%、铜0.48%、磷0.011%、 硫0.006%、氮0.55%、铌0.10%、银0.13%、余量为铁。

本实施例的高氮无镍奥氏体抗菌不锈钢(HNSAg)的制备方法，包括以下步 骤：（本实施例以及下述实施例的原料的的重量为：重量百分比×10KG。）

a.在镁砂坩埚中进行熔炼：在熔炼前将坩埚清理干净以避免熔炼时增碳， 然后将YT0纯铁、FeCr69微碳铬铁、MnN8.28氮化锰、FeMo60钼铁、的FeSi75 硅铁、电解锰、纯铜、CuAg30铜银、FeNb50A铌铁装入坩埚并填充密实后封闭 坩埚炉盖；其中，纯铁为小块状，电解锰为薄片状，其余材料均为小颗粒状； 装料时将氮化锰、钼铁、电解锰、纯铜、银铜合金、硅铁、铌铁放置于纯铁与 微碳铬铁材料的中间，将金属铸锭模放置在熔炼室相应位置；

ｂ．将装好原料的坩埚抽真空到4.3Pa，然后在坩埚熔炼室内充入氮气到 7.0atm，启动感应电源进行加热熔炼，熔炼过程中对坩埚进行倾侧使炉料全部 熔毕，加热熔炼至温度为1600℃时，将金属液浇注到金属锭模中制得铸锭；将 制得的铸锭在温度为1050℃下热轧成板坯，最后在温度为1100℃下固溶处理； 制得高氮无镍奥氏体抗菌不锈钢(HNSAg)。

本实施例制得的高氮无镍奥氏体抗菌不锈钢(HNSAg)，在扫描电镜下观察本 实施例的合金的显微组织，并与市售316L材料进行对比，见附图1。两者都属 于典型的奥氏体，其中可见明显的孪晶，这种金相呈现了再结晶良好的面心立 方结构特点，但是本实施例合金的晶粒比316L更细，说明微量的铌和加快凝固 冷却速度可起到有效的晶粒细化作用。经微区成分扫描分析，银主要以富银相 弥散分布在基体中，没有形成明显的偏聚现象，见附图2。用LK2005A电化学 工作站检测材料的极化行为，见附图3，316L在37℃人工汗液中的点蚀电位为 0.57V，而本实施例合金的点蚀电位为1.19V，在氯离子环境的表现出比316L 显著优异的耐点蚀性能。采用覆膜法进行抗菌试验，316L不具有抗菌性能，本 实施例合金对金黄色葡萄球菌的平均抗菌率超过93%，对大肠杆菌的平均抗菌 率超过96%，表现出良好的抗菌性能，对金黄色葡萄球菌的抗菌效果图见附图4。 本实施例合金在室温下的抗拉强度σ_b为897MPa，屈服强度σ_s为532MPa，延伸 率δ为59%，冲击韧性α_KV为165J/cm²，表现出优良的韧塑性，且屈强比相对常 见的高氮无镍不锈钢要低，有利于材料的加工成型，冲击断口形貌见附图5。 本实施例合金的初始硬度比316L高，经冷形变后，在加工率为16%以内，其加 工硬化速率比316L稍低，随着加工率的增大，与316L的加工硬化规律相近， 见附图6，这体现出该材料具有良好的成型加工性能。将316L与本实施例合金 置于陶瓷磨料与人工汗液组成的湿磨工况下进行滚动磨损试验，两者的失重率 对比见附图7，本实施例合金的失重率明显低于316L，两者在腐蚀磨损试验后 的表面形貌对比见附图8，在316L表面出现了较明显的腐蚀坑与磨损沟槽，晶 界腐蚀比较严重，而在本实施例合金表面虽然也出现了磨痕，但它们的宽度和 深度都小于316L，其表面腐蚀坑的数量和尺寸也明显小于316L，也没有观察到 类似316L中比较严重的晶界腐蚀。本实施例合金在人工唾液和人工汗液浸泡一 周后的锰释放量为26.0μg/l和106.5μg/l，远低于允许日摄入量，在使用过 程中不存在金属毒性的风险。

实施例二

本实施例的高氮无镍奥氏体抗菌不锈钢(HNSAg)，不锈钢成分按重量百分比 包括以下组分：

碳0.023%、硅0.53%、锰18.04%、铬18.10%、钼1.92%、铜0.49%、磷0.013%、 硫0.008%、氮0.52%、铌0.10%、银0.19%、余量为铁。

本实施例的高氮无镍奥氏体抗菌不锈钢(HNSAg)的制备方法，包括以下步 骤：a.在镁砂坩埚中进行熔炼：在熔炼前将坩埚清理干净以避免熔炼时增碳， 然后将YT0纯铁、FeCr69微碳铬铁、MnN8.28氮化锰、FeMo60钼铁、的FeSi75 硅铁、电解锰、纯铜、CuAg30铜银、FeNb50A铌铁装入坩埚并填充密实后封闭 坩埚炉盖；其中，纯铁为小块状，电解锰为薄片状，其余材料均为小颗粒状； 装料时将氮化铬、钼铁、电解锰、银铜合金、硅铁、铌铁放置于纯铁与微碳铬 铁材料的中间，将金属铸锭模放置在熔炼室相应位置；

ｂ．将装好原料的坩埚抽真空到3.9Pa，然后在坩埚熔炼室内充入氮气到 6.5atm，启动感应电源进行加热熔炼，熔炼过程中对坩埚进行倾侧使炉料全部 熔毕，加热熔炼至温度为1600℃时，将金属液浇注到金属锭模中制得铸锭；将 制得的铸锭在温度为1100℃下热轧成板坯，最后在温度为1080℃下固溶处理； 制得高氮无镍奥氏体抗菌不锈钢(HNSAg)。

本实施例制得的高氮无镍奥氏体抗菌不锈钢(HNSAg)，具有全奥氏体结构， 银主要以富银相弥散分布在基体中，晶粒比316L细小。在37℃人工汗液中的 点蚀电位为1.08V，显著高于316L。对金黄色葡萄球菌的平均抗菌率在95%以 上，对大肠杆菌的平均抗菌率在98%以上，表现出良好的抗菌性能。本实施例 合金的在室温下的抗拉强度σ_b为868MPa，屈服强度σ_s为520MPa，延伸率δ为 61%，冲击韧性α_KV为177J/cm²，同样表现出良好的韧塑性，有利于材料的加工 成型。腐蚀磨损后的失重率与实施例1相近。在人工唾液和人工汗液浸泡一周 后的锰释放量为33.3μg/l和117.8μg/l，远低于允许日摄入量，在使用过程 中不存在金属毒性的风险。

实施例三

本实施例的高氮无镍奥氏体抗菌不锈钢(HNSAg)，不锈钢成分按重量百分比 包括以下组分：

碳0.025%，硅0.56%，锰18.34%，磷0.014%，硫0.006%，铬19.08%，钼 2.05%，氮0.58%，铜0.45%，银0.11%，铌0.08%，余量为铁。

本实施例的高氮无镍奥氏体抗菌不锈钢(HNSAg)的制备方法，包括以下步 骤：a.在镁砂坩埚中进行熔炼：在熔炼前将坩埚清理干净以避免熔炼时增碳， 然后将YT0纯铁、FeCr69微碳铬铁、MnN8.28氮化锰、FeMo60钼铁、的FeSi75 硅铁、电解锰、纯铜、CuAg30铜银、FeNb50A铌铁装入坩埚并填充密实后封闭 坩埚炉盖；其中，纯铁为小块状，电解锰为薄片状，其余材料均为小颗粒状； 装料时将氮化锰、钼铁、电解锰、纯铜、银铜合金、硅铁、铌铁放置于纯铁与 微碳铬铁材料的中间，将金属铸锭模放置在熔炼室相应位置；

ｂ．将装好原料的坩埚抽真空到4.5Pa，然后在坩埚熔炼室内充入氮气到 7.8atm，启动感应电源进行加热熔炼，熔炼过程中对坩埚进行倾侧使炉料全部 熔毕，加热熔炼至温度为1620℃时，将金属液浇注到金属锭模中制得铸锭；将 制得的铸锭在温度为1070℃下热轧成板坯，最后在温度为1150℃下固溶处理； 制得高氮无镍奥氏体抗菌不锈钢(HNSAg)。

本实施例制得的高氮无镍奥氏体抗菌不锈钢(HNSAg)，在37℃人工汗液中 的点蚀电位为1.21V，显著高于316L。对金黄色葡萄球菌的平均抗菌率在93% 以上，对大肠杆菌的平均抗菌率在94%以上，表现出良好的抗菌性能。本实施 例合金的在室温下的抗拉强度σ_b为937MPa，屈服强度σ_s为561MPa，延伸率δ 为57%，冲击韧性α_KV为153J/cm2，表现出良好的韧塑性，有利于材料的加工 成型。腐蚀磨损后的失重率也与实施例1相近。在人工唾液和人工汗液浸泡一 周后的锰释放量为24.5μg/l和103.3μg/l，远低于允许日摄入量，在使用过 程中不存在金属毒性的风险。

实施例四

本实施例的高氮无镍奥氏体抗菌不锈钢(HNSAg)，不锈钢成分按重量百分比 包括以下组分：

碳0.027%，硅0.78%，锰19.85%，磷0.021%，硫0.008%，铬19.76%，钼 2.43%，氮0.60%，铜0.77%，银0.16%，铌0.11%，余量为铁。

本实施例的高氮无镍奥氏体抗菌不锈钢(HNSAg)的制备方法，包括以下步 骤：a.在镁砂坩埚中进行熔炼：在熔炼前将坩埚清理干净以避免熔炼时增碳， 然后将YT0纯铁、FeCr69微碳铬铁、MnN8.28氮化锰、FeMo60钼铁、FeSi75 硅铁、电解锰、纯铜、CuAg30铜银、FeNb50A铌铁装入坩埚并填充密实后封闭 坩埚炉盖；其中，纯铁为小块状，电解锰为薄片状，其余材料均为小颗粒状； 装料时将氮化铬、钼铁、电解锰、纯铜、银铜合金、硅铁、铌铁放置于纯铁与 微碳铬铁材料的中间，将金属铸锭模放置在熔炼室相应位置；

ｂ．将装好原料的坩埚抽真空到4.4Pa，然后在坩埚熔炼室内充入氮气到 8.5atm，启动感应电源进行加热熔炼，熔炼过程中对坩埚进行倾侧使炉料全部 熔毕，加热熔炼至温度为1610℃时，将金属液浇注到金属锭模中制得铸锭；将 制得的铸锭在温度为1040℃下热轧成板坯，最后在温度为1120℃下固溶处理； 制得高氮无镍奥氏体抗菌不锈钢(HNSAg)。

本实施例制得的高氮无镍奥氏体抗菌不锈钢(HNSAg)，具有全奥氏体结构， 银主要以富银相弥散分布在基体中，晶粒比316L细小。在37℃人工汗液中的 点蚀电位为1.36V，显著高于316L。对金黄色葡萄球菌的平均抗菌率在93%以 上，对大肠杆菌的平均抗菌率在94%以上，表现出良好的抗菌性能。本实施例 的合金在室温下的抗拉强度σb为986MPa，屈服强度σs为570MPa，延伸率δ 为54%，冲击韧性αKV为136J/cm2，同样表现出良好的韧塑性，有利于材料的 加工成型。腐蚀磨损后的失重率与实施例1相近。在人工唾液和人工汗液的锰 释放量为21.4μg/l和97.9μg/l，远低于允许日摄入量，在使用过程中不存 在金属毒性的风险。

实施例五

本实施例的高氮无镍奥氏体抗菌不锈钢(HNSAg)，不锈钢成分按重量百分比 包括以下组分：

碳0.025%，硅0.68%，锰19.15%，磷0.016%，硫0.006%，铬18.89%，钼 2.11%，氮0.50%，铜0.58%，银0.15%，铌0.09%，余量为铁以及不可避免的杂 质。

本实施例的高氮无镍奥氏体抗菌不锈钢(HNSAg)的制备方法，包括以下步 骤：a.在镁砂坩埚中进行熔炼：在熔炼前将坩埚清理干净以避免熔炼时增碳， 然后将YT0纯铁、FeCr69微碳铬铁、MnN8.28氮化锰、FeMo60钼铁、FeSi75 硅铁、电解锰、纯铜、CuAg30铜银、FeNb50A铌铁装入坩埚并填充密实后封闭 坩埚炉盖；其中，纯铁为小块状，电解锰为薄片状，其余材料均为小颗粒状； 装料时将氮化铬、钼铁、电解锰、纯铜、银铜合金、硅铁、铌铁放置于纯铁与 微碳铬铁材料的中间，将金属铸锭模放置在熔炼室相应位置；

ｂ．将装好原料的坩埚抽真空到4.7Pa，然后在坩埚熔炼室内充入氮气到 6atm，启动感应电源进行加热熔炼，熔炼过程中对坩埚进行倾侧使炉料全部熔 毕，加热熔炼至温度为1600℃时，将金属液浇注到金属锭模中制得铸锭；将制 得的铸锭在温度为1080℃下热轧成板坯，最后在温度为1120℃下固溶处理；制 得高氮无镍奥氏体抗菌不锈钢(HNSAg)。

本实施例制得的高氮无镍奥氏体抗菌不锈钢(HNSAg)，具有全奥氏体结构， 银主要以富银相弥散分布在基体中，晶粒比316L细小。在37℃人工汗液中的 点蚀电位为1.10V，显著高于316L。对金黄色葡萄球菌的平均抗菌率在95%以 上，对大肠杆菌的平均抗菌率在98%以上，表现出良好的抗菌性能。本实施例 的合金在室温下的抗拉强度σb为851MPa，屈服强度σs为509MPa，延伸率δ 为58%，冲击韧性αKV为147J/cm2，同样表现出良好的韧塑性，有利于材料的 加工成型。腐蚀磨损后的失重率与实施例1相近。在人工唾液和人工汗液的锰 释放量为28.8μg/l和112.0μg/l，远低于允许日摄入量，在使用过程中不存 在金属毒性的风险。

上述实施例中，制备方法中各原料的配比根据不锈钢的成分重量百分比来 确定，所述原料重量百分比优先为39.3–48.2%的YT0纯铁、28.0—31.5% 的FeCr69微碳铬铁、6.5—8%的MnN8.28氮化锰、3.0—4.2%FeMo60钼铁、 0.2-0.7%FeSi75硅铁、13.5-14.9%电解锰、0.001-0.4%纯铜、0.4-0.7 %CuAg30铜银合金、0.10-0.25%FeNb50A铌铁。

最后说明的是、以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制、尽管 参照较佳实施例对本发明进行了详细说明、本领域的普通技术人员应当理解、 可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换、而不脱离本发明技术方案的 宗旨和范围、其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。