不同热处理环境对正畸用不锈钢机械性能之影响

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1、不同热处理环境对正畸用不锈钢机械性能之影响第一章引言1.1研究背景与立题依据正畸学得以向前发展的前提必须建立在正畸材料学顺利发展的基础上。正畸临床弓丝应用的发展大致历经了金合金丝、18-8镍铬奥氏体不锈钢丝、澳大利亚特种钢丝、钴铬合金丝、镍钛合金丝、β钛合金丝等阶段。每一种弓丝都有其各自的特性，在正畸临床中应用的时机也各不相同。锻造合金（dash;10%，铬含量占1719%[1]。元素碳的主要作用是增加合金的硬度和强度，降低韧性，一般来说，含碳量高，强度和硬度增加，韧性降低。铬元素也能够增加合金的强度和硬度，但是更重要的作用是提高钢的抗腐蚀性能，它通过在合金表面形成一层致

2、密而稳定的氧化保护膜以阻止内层金属成分与周围环境进一步发生反应。组分中的镍元素除了也能够提高钢的腐蚀性外，还能够增加合金的强度、韧性和延展性[1]。曾有学者研究表明：合金中镍的含量高于8%以上时，不锈钢弓丝可以形成单一的奥氏体结构，其抗腐蚀能力也会得到增强[20]。硅元素通过去除合金中的氧化物、增加钢的氧化膜强度的方式也能提高不锈钢丝的抗腐蚀性，而成分中的铁元素仅作为溶剂元素出现[1]。2.2不锈钢弓丝机械性能及临床应用90年代时，我国万成绪[37]等学者就研究了正畸不锈钢弓丝的性能,实验发现不锈钢弓丝的的抗拉强度大于2400MPa,其可以反复弯曲3次以上，弓丝弯曲90°后

3、的残余角为37°左右。不锈钢的强度较高，其刚度是普通碳钢的93%--100%,并且具有所有种类弓丝中最低的摩擦系数[4]，其成形性好、容易进行弯制，因此临床中若需要弯制弓丝，不锈钢弓丝可作为选择之一。关于不锈钢丝低摩擦系数的研究，我国学者李兴[24]等的研究也曾得到相近的结论：相比Beta-钛丝和镍钛丝，不锈钢丝表面更为光滑，因此在滑动法关闭间隙时，不锈钢弓丝的阻力最小，更有利于牙齿移动。在牙齿的排齐整平阶段，可以使用的弓丝有不锈钢圆丝或澳大利亚特种钢丝，并且可以在弓丝弯制中采用各种矫治弹簧曲，弹簧曲的采用可以延长弓丝的长度，增加弓丝的形变范围，减缓矫治力释放的速度，从而使

4、作用于牙齿的矫治力变得十分柔和，达到轻力矫治的目的；当有个别牙严重错位不齐时，也可以选择不锈钢弓丝作为矫正弓丝，此时多使用直径为0.36mm的不锈钢丝，在其上弯制匣形曲便可排齐错位牙齿；当矫治进行到关闭间隙阶段时，若需要提供强支抗来关闭间隙，则在0.018英寸托槽系列中可以使用不锈钢方丝弯制闭隙曲的方法，在0.022英寸托槽系列中，可以采用圆丝滑动法关间隙，这样在关闭间隙的同时，也可以一定程度的减少牙冠的倾斜；矫正完成阶段需要颌间牵引进行咬合关系精细调整时也需要使用到较细的不锈钢圆丝；另外，在矫治的固定和保持阶段，不锈钢弓丝也是正畸医师们的首选弓丝[5]。姚森、张伶军[6]等学者研

5、究表明：对于低角深覆牙合患者咬合的打开，采用澳丝比较好，因为澳丝弹性极限较大、形变后回弹性较高、弓丝本身强度也较大。然而，澳丝本身刚性较大，较脆，所以如果患者咬合不深，主要问题仅为牙齿排列不齐，则矫治之初就不应选择澳丝，而应选择弹性较好且较柔软的不锈钢丝。第三章材料和方法........83.1材料.......83.1.1正畸用不锈钢弓丝......83.1.2实验仪器....83.2实验方法.....83.2.1预实验.........83.2.2弓丝热处理....103.2.3弓丝机械性能测试....103.2.4数据统计分析......10第四章结果.......134.1

6、各尺寸弓丝在不同加热温度下的弹性模量.......134.2各尺寸弓丝未加热组与最适加热组.........304.3不锈钢弓丝加热前后的色彩比较.....314.4各尺寸不锈钢弓丝未加热组与最适加热组...32第五章讨论.......375.1直流电热处理对不锈钢弓丝弹性模量的影响.........375.2弓丝热处理方法及作用原理.......35.3不同实验方法对不锈钢弓丝机械性能.....395.4临床意义.........40结论通过对小尺寸的不锈钢弓丝进行适当的热处理，可以增强其刚性，增加其对牙弓形态的稳定性。以往在临床中对于不锈钢弓丝的热处理通常是采用点焊机的加热功能

7、实现，具体加热的时间没有定论，一般是靠经验的积累，更多的临床医师是通过弓丝表面颜色的变化来决定加热时长，很多医师认为当弓丝加热至从银灰色变为淡黄色或金黄色就可以完成加热。本实验采用的加热装置是日本TOMY弓丝成型仪X型，该仪器可以用来对超弹性Ni-Ti合金丝及LH钛弓丝进行通电，使其产生抵抗热，从而进行弯制成型。该仪器的加热功能比平常的点焊机更精细，温度分档更细，更精准。本实验结果显示：不锈钢弓丝加热后的弹性模量较未加热组均有增加，即弓丝呈浅茶色或淡黄色时刚性比银灰色