Was ist Edelstahl?
Nehmen Sie eine Pinzette oder einen Hämostaten zur Hand, die bzw. der Hunderte von Eingriffen hinter sich hat, und Ihnen wird etwas auffallen. Sie bzw. er sieht genauso aus wie am Tag seiner Lieferung. Keine Lochfraßkorrosion, keine stumpfen Kanten, keine trüben Verfärbungen durch wiederholte Sterilisationszyklen. Diese Langlebigkeit ist kein Zufall. Sie liegt am Metall.
Edelstahl bildet die Grundlage für die meisten chirurgischen Instrumente und Laborgeräte - und das aus gutem Grund. Er hält ständiger Handhabung stand, widersteht den rauen Bedingungen von Autoklaven und Forschungslaboren und das alles zu Kosten, die Instrumentenbudgets realistisch halten. Aber „Edelstahl“ ist kein einzelnes Material. Es handelt sich um eine Familie von Legierungen, die jeweils unterschiedliche Kompromisse zwischen Korrosionsbeständigkeit, Härte und Schnitthaltigkeit bieten. Genau diese Vielfalt erklärt, warum ein Hämostat einen anderen um Jahre überdauern kann, selbst wenn beide anfangs identisch aussahen.
Was macht Edelstahl rostfrei?
Im Kern beginnt Edelstahl mit Eisen. Eisen allein ist weich und rostet schnell. Wenn es jedoch mit anderen Elementen gemischt wird, wird es nützlich.
Zuerst wird Kohlenstoff hinzugefügt. Er macht das Metall härter und hilft ihm, beim Schweißen seine Form zu behalten. Außerdem erhöht er die Duktilität, also die Strecke, über die sich Metall dehnen kann, bevor es bricht. Der Hauptgrund dafür, dass es als rostfrei bezeichnet wird, ist jedoch die Zugabe von Chrom. Wenn Chrom mit dem Sauerstoff in der Luft in Kontakt kommt, bildet es einen dünnen, geschlossenen Film auf dem Metall. Dieser Film verlangsamt die Oxidation und hilft, Rost zu verhindern. Schließlich enthält jede individuelle Rezeptur kleine Mengen Nickel, Molybdän, Silizium, Magnesium und Schwefel, um die Eigenschaften der Legierung fein abzustimmen, doch den größten Teil der Arbeit übernimmt das Chrom.
Wie gut ein Stück Stahl Verschleiß widersteht, hängt von der genauen Zusammensetzung, der Wärmebehandlung und der Oberflächenbehandlung ab. Die einzigartige Legierungszusammensetzung bestimmt, wie gut der Edelstahl funktioniert. Auch wenn sie alle als „Edelstahl“ bezeichnet werden, sind die Ergebnisse der verschiedenen Sorten nicht einheitlich.
Gängige chirurgische Edelstahlsorten
Das American Iron and Steel Institute (AISI) verwendet dreistellige Codes zur Gruppierung von Stahl. Chirurgische Instrumente werden meist aus Edelstählen der 300er- oder 400er-Serie gefertigt. Edelstahl 304, auch als 18-8 bezeichnet, ist weit verbreitet. Er enthält 18 % Chrom und 8 % Nickel. Die Legierung 316 enthält zusätzlich Molybdän, wodurch sie beständiger gegen Salzwasser und starke Reinigungsmittel ist. Deshalb wird sie häufig für hochwertigere chirurgische Instrumente verwendet.
Der Edelstahl 410 enthält weniger Chrom und kann für chirurgische Instrumente verwendet werden. Er gilt als martensitisch, was bedeutet, dass er durch Wärmebehandlung gehärtet werden kann und sich für Instrumente eignet, die eine scharfe Kante oder hohe Verschleißfestigkeit erfordern. Er ist weniger korrosionsbeständig als 304 und 316 und sollte daher nicht wiederholt aggressiven Sterilisationschemikalien oder über längere Zeit Körperflüssigkeiten ausgesetzt werden, sofern er nicht mit einer zusätzlichen Beschichtung versehen oder passiviert wurde.
Diese Güten unterscheiden sich auch in Härte und Festigkeit:
| Güte | Härte (Rb)1 |
Zugfestigkeit (1000 psi)2 |
Streckgrenze (0,2 % bei 1000 psi)3 | Bruchdehnung (% in 2”)4 |
| 304 / 316 | 78–83 | 80–85 | 30–42 | 50–60 |
| 430 | 80–85 | 70–75 | 40–50 | 30–35 |
| 410 | 80–82 | 70–75 | 34–45 | 25–35 |
| 409 | 75 | 65 | 35 | 25 |
1 Rb ist die Abkürzung für die nach der B-Skala gemessene Rockwell-Härte. Bei der Prüfung wird ein kleiner Eindringkörper mit einer bestimmten Kraft gegen eine Oberfläche gedrückt.
2 Die Zugfestigkeit ist der Widerstand eines Materials gegen eine Kraft, die dazu neigt, es auseinanderzureißen. Die Maßeinheit ist PSI (Pfund pro Quadratzoll).
3 Die Streckgrenze bezeichnet die bleibende Verformung eines Materials, wenn eine Spannung auf es ausgeübt wird.
4 Die Bruchdehnung ist ein Maß für die Duktilität des Stahls, also dafür, wie weit sich ein auf Zugfestigkeit geprüftes Material dehnt, bevor ein Riss entsteht. Vorteile von Edelstahl
Vorteile von Edelstahl
- Korrosionsbeständigkeit
- Hitzebeständigkeit
- Leicht zu reinigen
- Kostengünstig
- Vollständig recycelbar
Warum Materialqualität wichtig ist
Instrumente aus Edelstahl werden nicht alle nach demselben Standard gefertigt. Hochwertige und mittelklassige Werkzeuge verwenden den richtigen Stahl der 300er- oder 400er-Serie und unterliegen strengen Qualitätskontrollen.
Instrumente in Bodenqualität bestehen häufig aus recyceltem Stahl und sind beschichtet. Sie können sich leichter verbiegen, stumpf werden und rosten. Häufig sind sie als Einwegartikel vorgesehen und eignen sich hervorragend zum Üben für Studierende.
Die Standard-Instrumentenlinie von WPI verwendet Stahl 316, dieselbe Legierung, die auch in medizinischen Implantaten eingesetzt wird und der Norm ASTM F138 entspricht. Sie ist magnetisch, beständig gegen Salz und allgemeine Korrosion, hält Temperaturen bis 400°C stand und kann autoklaviert werden. Sie ist so fest wie Kohlenstoffstahl, äußerst vielseitig und wirtschaftlich.
Das Wichtigste
Edelstahl hat sich in Laboren und Operationssälen aufgrund seiner Legierungszusammensetzung bewährt. Chrom bildet einen Schutzfilm. Kohlenstoff erhöht die Festigkeit. Andere Elemente passen das Metall an den jeweiligen Zweck an. Den Unterschied zwischen Edelstahlqualitäten zu kennen, ist nicht bloß eine Nebensächlichkeit. Er hilft Ihnen zu beurteilen, warum ein Werkzeug jahrelang hält, während ein anderes früher ersetzt werden muss. Wenn Sie das nächste Mal ein Werkzeug auswählen oder pflegen, werfen Sie einen genaueren Blick auf den Stahl, aus dem es besteht.
Häufig gestellte Fragen
Warum macht die Zugabe von Chrom zu Edelstahl die Legierung rostbeständiger?
Chrom reagiert mit dem Sauerstoff in der Luft und bildet einen dünnen, dicht haftenden Schutzfilm auf der Metalloberfläche. Dieser Film hilft, weitere Oxidation zu verhindern, die zu Rost führt.
Warum werden Stähle der Serien 300 und 400 häufig für chirurgische Instrumente verwendet?
Diese Serien bieten eine nützliche Kombination aus Korrosionsbeständigkeit, Härte, Festigkeit und Langlebigkeit. Sorten wie 304 und 316 bieten eine hohe Rostbeständigkeit.
Was macht Edelstahl 316 für hochwertigere Werkzeuge geeignet?
Edelstahl 316 enthält Molybdän, das die Beständigkeit gegen Salzwasser und aggressive Reinigungslösungen verbessert. Er ist gegen allgemeine Korrosion beständig, hält Temperaturen bis 400°C stand, kann autoklaviert werden und wird für medizinische Implantate verwendet.
Sind alle Edelstahl-Instrumente gleichermaßen langlebig?
Nein. Die Qualität eines Werkzeugs hängt von der Stahlsorte, der Legierungszusammensetzung, der Wärmebehandlung, der Oberfläche und der Qualitätskontrolle ab. Hochwertige und mittelklassige Werkzeuge verwenden geeignete Stähle der Serien 300 oder 400, während Werkzeuge der niedrigsten Qualitätsstufe beschichtet oder aus recyceltem Stahl gefertigt sein können und sich eher verbiegen, stumpf werden oder rosten.
Warum gilt Edelstahl als kosteneffizient für Labor- und chirurgische Instrumente?
Edelstahl vereint Langlebigkeit, Rostbeständigkeit, Hitzebeständigkeit, einfache Reinigung und Recyclingfähigkeit zu angemessenen Kosten. Dadurch eignet er sich für Werkzeuge, die wiederholter Nutzung, Reinigung und Sterilisation standhalten müssen.
