Title

INFLUÊNCIA DA MICROESTRUTURA NA FALHA DE HASTE FEMORAL FABRICADA EM LIGA FUNDIDA DE COBALTO-CROMO-MOLIBDÊNIO ISO 5832-4

INFLUENCE OF MICROESTRUCTURE IN THE FAIL OF A FEMORAL STEM MANUFACTURER IN COBALT-CHROMIUM-MOLYBDENUM CASTING ALLOY ISO 5832-4

Authorship

Cubillos, Patricia Ortega; Santos, Vinícius Oliveira dos; Novy, Joseph Quadri; Roesler, Carlos Rodrigo de Melo

DOI

10.5151/2594-5327-33594

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Abstract

A microestrutura de materiais metálicos influencia o comportamento mecânico do produto. Apesar desta relação, as normas técnicas ISO 5832-4 e ASTM F75, que contém os requisitos da liga fundida de cobalto-cromo-molibdênio para aplicação em dispositivos médicos, não especificam a microestrutura aceitável. O objetivo do presente trabalho é avaliar a influência da microestrutura na falha prematura por fadiga de uma haste femoral fabricada com a liga fundida de cobalto-cromo-molibdênio. A haste fraturou durante o ensaio de fadiga in vitro. Após, a haste foi seccionada para caracterização do material e análise fractográfica. O material da haste femoral atendia os requisitos das normas técnicas ISO 5832-4 e ASTM F75 em relação a composição química, microestrutura e dureza. A fratura ocorreu pelo mecanismo de fadiga com clivagem. Foram detectadas trincas secundárias com a presença de inclusões próximo das mesmas, possivelmente carbetos M23C6. A elevada quantidade de carbetos provavelmente foi a causa da falha, por gerar concentração interna de tensões que facilitam a nucleação de microtrincas. Os resultados indicam a necessidade de incluir, nas normas técnicas associadas, especificações para a microestrutura da liga fundida de Co-Cr-Mo, visando garantir uma maior segurança de hastes femorais.

 

The microstructure of metallic material influence the mechanical behaviour of the product. However, the standards ISO 5832-4 and ASTM F75, that contain the requirements of Cobalt-Chromium-Molybdenum Alloy Castings for surgical implants, don’t specify the acceptable microstructure. The aim of the current work is evaluating the microstructure influence in the premature failure of a femoral stem manufacturer in cobalt-chromium-molybdenum casting alloy. The stem fractured during the in vitro testing. After this, the stem was sectioned to material characterization and fractography analyze. The material of the stem was accorded with the requirements of ISO 5832-4 and ASTM F75 standard in relation to chemical composition, microstructure and hardness. The fracture occurred by fatigue mechanism, with evidences of micromechanism of fatigue with cleavage in about 50% of the area fractured. Were detected secondary cracks with inclusions close, possible carbides M23C6. The high amount of carbides probably was the cause of failure, due to generate intern stress fields that facilitate the nucleation and propagation of microcracks. The results indicate the need to include, in the associated technical standards, specifications to microstructure of cobalt-chromium-molybdenum casting alloy, aiming to ensure a greater safety of femoral stems.

Keywords

Haste femoral; ISO 5832-4; fadiga com clivagem;carbonetos

Femoral stem; ISO 5832-4; fatigue with cleavage; carbides