Sažetak: Instrumentalni materijali.  Alatni čelici – vrste i područja primjene

Alati i dijelovi otporni na habanje, čija je čvrstoća podložna povećanim zahtjevima, zahtijevaju upotrebu alatnih čelika, koji imaju niz bitnih razlika od konstrukcijskih čelika.

Područja primjene alatnih čelika

Alatni čelik je legura s udjelom ugljika od najmanje 0,7%. Njegova struktura može biti hipoeutektoidna, ledeburitna ili hipereutektoidna. Alatni čelici s različitim strukturama razlikuju se po prisutnosti sekundarnih karbida. U legurama s hipoeutektoidnom strukturom nema sekundarnih karbida. U međuvremenu, u svakoj od ovih struktura nalaze se karbidi obavezna prisutni su: nastaju tijekom eutektoidnih modifikacija ili su rezultat razgradnje martenzita.

U modernoj industriji alatni čelici imaju široku primjenu. Koriste se za proizvodnju:

• radni dijelovi matrica koji rade na principu hladnog i toplog deformiranja;
• proizvodi visoke preciznosti;
• alat za rezanje;
• mjerni instrumenti;
• kalupi za lijevanje koji rade pod pritiskom.

Ovisno o području primjene alatnih čelika, na njih se postavljaju određeni zahtjevi. Međutim, postoje kriteriji usklađenosti koji su zajednički svim markama:

• dovoljna razina viskoznosti (ova je karakteristika posebno relevantna za dijelove koji su izloženi udarima tijekom rada);
• velika snaga;
• otpornost na habanje;
• visoka razina tvrdoća

Mogućnosti korištenja alatnih čelika (na primjeru ugljika)

Vrste legura namijenjene za upotrebu u uvjetima hladnog deformiranja moraju, osim toga, imati glatku radni dio, sposobnost održavanja veličine i oblika, kao i razlika u prinosu i elastičnosti. I alatni čelik, pogodan za rad u uvjetima vruće deformacije, mora imati visoku toplinsku vodljivost, otporan na kaljenje i biti otporan na temperaturne fluktuacije. Oni koji se koriste za izradu reznih alata moraju ispunjavati posebne zahtjeve.

Zahtjevi za alatne čelike

Svi podliježu sljedećim zahtjevima:

• dobra obradivost rezanjem metala;
• niska osjetljivost na pregrijavanje;
• niska osjetljivost na procese prianjanja i zavarivanja na obradake;
• dobra sposobnost mljevenja;
• osjetljivost na kalcinaciju;
• vruća plastičnost;
• sposobnost otpornosti na dekarbonizaciju;
• otpornost na pucanje.

Vrste alatnih čelika

Sve vrste čelika za proizvodnju alata podijeljene su u 5 glavnih skupina.

U pravilu su to hiper- i hipoeutektoidni čelici, koji sadrže molibden, volfram i krom. Sadržaj ugljika u njima odgovara srednjim i niskim vrijednostima.

Takve se legure razlikuju po niskom sadržaju legiranih elemenata i srednjem sadržaju ugljika. Također ih karakterizira niska prokaljivost.

Ovi razredi uključuju brzorezne legirane čelike (sadržaj legirajućih elemenata u njima je vrlo visok), kao i legure sa strukturom ledeburita koje sadrže više od 3% ugljika.

To su čelici hipereutektoidne i ledeburitne strukture, koji sadrže 2-3% ugljika i 5 do 12% kroma.

Sastav takvih alatnih čelika s hipereutektoidnom strukturom ili uopće ne sadrži legirane elemente ili ih sadrži u neznatnim količinama. Razina tvrdoće takvih legura osigurana je velikom količinom ugljika u njihovom sastavu.

Važan parametar alatnih čelika je njihova razina tvrdoće. U pravilu je nepoželjno koristiti čelike visoke tvrdoće za izradu alata koji su podložni udarnim opterećenjima tijekom rada. To se objašnjava činjenicom da takve legure imaju nisku viskoznost i značajnu krhkost, što može dovesti do loma alata koji je izrađen od njih.

Na temelju razine tvrdoće razlikuju se dvije kategorije alatnih čelika:

• s visokom razinom viskoznosti (sadržaj ugljika u rasponu od 0,4-0,7%);
• s visokom otpornošću na trošenje i tvrdoćom (sadrže više ugljika: 0,7-1,5%).

Vrste čelika također se klasificiraju prema stupnju njihove prokaljivosti. Prema ovom kriteriju razlikuju se legirani čelici s povećanom (mogući promjer kaljenja 80-100 mm), visokom (50-80 mm) i niskom (10-25 mm) prokaljivošću.

O označavanju alatnih čelika

Za određivanje vrste alatnog čelika potrebno je poznavanje oznaka koje uključuju slovne i brojčane oznake. Nije teško ovo shvatiti. Vrlo često se slovo "U" nalazi u označavanju legura. Znači da pred vama. Brojevi iza ovog slova označavaju sadržaj ugljika u leguri, izračunat u desetinkama postotka. Slovo "A" također se nalazi u oznakama ugljičnih alatnih čelika, što ukazuje da je legura visoke kvalitete.

Označavanje alatnog čelika (na primjeru ugljika) s naznakom sadržaja dodatnih elemenata

Velika kategorija alatnih čelika sastoji se od brzoreznih legura, koje su označene slovom "P". Nakon ovog slova slijede brojke koje se mogu koristiti za određivanje sadržaja glavnog legirajućeg elementa za čelike ove kategorije - volframa.

Vrlo često označavanje alatnih čelika počinje brojem (na primjer, 9HS, 9H, 6HGV), koji označava sadržaj (u desetinkama) ugljika u njihovom sastavu, ako ne prelazi 1%. Ako legura sadrži oko 1% ugljika, tada se broj na početku njihove oznake uopće ne stavlja. Sadržaj preostalih elemenata (u cijelim frakcijama) označen je brojevima koji se pojavljuju u oznakama iza slova koja označavaju odgovarajući legirajući element.

Kaljenje i popuštanje ugljičnih alatnih čelika

GOST 1435 određuje i sastav ugljičnih čelika i njihove glavne karakteristike. Sadržaj ugljika u takvim legurama (koji se može odrediti prema njihovoj kvaliteti) kreće se od 0,65 do 1,35%. Kako bi se dobila optimalna struktura i potrebna tvrdoća, te se legure žare prije početka proizvodnje alata. U ovom slučaju, za alatne čelike s hiperefektoidnom strukturom, provodi se žarenje sferodizirajućeg tipa. Toplinska obrada koja se provodi ovom tehnologijom dovodi do pojave granuliranog cementita. A brzina hlađenja, koja se može lako prilagoditi, omogućuje vam dobivanje zrna potrebne veličine.

Nakon izrade alata, alatni čelik se podvrgava kaljenju i naknadnom kaljenju. To omogućuje dobivanje materijala potrebne tvrdoće. Podesite tvrdoću gotov alat je također vrlo jednostavno, to se postiže odabirom određene temperature za postupak kaljenja.

Dakle, za alate koji su tijekom rada podvrgnuti sustavnim udarnim opterećenjima, optimalna tvrdoća je od 56 do 58 HRC, koja se dobiva kaljenjem na temperaturi od 290 stupnjeva Celzijusa. Najstroži zahtjevi postavljaju se na tvrdoću matrica, uređaja za graviranje i turpija (62-64 jedinice na HRC ljestvici). Postiže se kaljenjem na temperaturi od 150 do 200 Celzijevih stupnjeva.

Kaljenjem se povećava tvrdoća ugljičnih čelika iz razloga što je uz njegovu pomoć moguće dobiti optimalnu strukturu legure željeza i ugljika. Varijante ove strukture:

• karbidi s martenzitom;
• samo martenzit.

Alatni čelik

Metalni proizvodi dobiveni deformiranjem mogu se obrađivati ​​u zagrijanom ili hladnom stanju. Sukladno tome, matrice kojima se takvi dijelovi obrađuju mogu biti hladno ili toplo deformirane. Naravno, za izradu poštanskih markica različiti tipovi potrebno koristiti razne marke alatni čelik.

Dakle, za kalupe hladno deformiranog tipa i male debljine (do 25 mm) koriste se ugljični čelici U10, U11 i U12. Tvrdoća legura ovih razreda kreće se od 57 do 59 HRC jedinica, odlikuju se dovoljnom viskoznošću, dobra razina otpornost na plastičnu deformaciju, sposobnost izdržavanja trošenja tijekom rada. Za veće alate (debljine veće od 25 mm), koji tijekom rada doživljavaju veća opterećenja, koriste se čelici s visokim udjelom kroma (X9, X, X6VF).

Proizvodi koji tijekom rada redovito doživljavaju udarna opterećenja moraju imati visoku viskoznost (na primjer, 4HS4 i 5HNM). Kako bi se osiguralo ispunjavanje ovog zahtjeva, u proizvodnji se koriste legirani čelici čiji je sastav obogaćen posebni elementi, a razine ugljika značajno su smanjene. Osim toga, potrebna je posebna toplinska obrada takvih alatnih čelika.

Osnovni zahtjevi za materijale alata su sljedeći:

Materijal alata mora imati visoku tvrdoću isporučenu ili postignutu kao rezultat njegove toplinske obrade - najmanje 63...66 HRC Rockwell.

Potrebno je da se pri visokim temperaturama rezanja tvrdoća površina alata značajno ne smanji. Sposobnost materijala da zadrži visoku tvrdoću na povišene temperature a početna tvrdoća nakon hlađenja naziva se otpornost na toplinu. Materijal alata mora imati visoku toplinsku otpornost.

Uz otpornost na toplinu, materijal alata mora imati visoku otpornost na trošenje pri povišenim temperaturama, tj. imaju dobru otpornost na abraziju obrađenog materijala.

Važan zahtjev je dovoljno visoka čvrstoća materijala alata. Ako je visoka tvrdoća materijala radnog dijela alata popraćena značajnom krhkošću, to dovodi do loma alata i pucanja reznih rubova.

Instrumentalni materijal mora imati tehnološka svojstva, pružanje optimalni uvjeti izradu alata od njega. Za alatne čelike to znači dobru obradivost rezanjem i pritiskom; povoljna svojstva toplinske obrade; dobra mljevenost nakon toplinske obrade. Za tvrde legure od posebne je važnosti dobra brusljivost, kao i nepostojanje pukotina i drugih nedostataka koji se javljaju u tvrdoj leguri nakon lemljenja ploča, tijekom brušenja i oštrenja alata.

16 Vrste alatnih materijala i područja njihove primjene.

Ranije nego što su se svi materijali počeli koristiti ugljični alatni čelici razreda U7, U7A ... U13, U 13A. Osim željeza, sadrže 0,2...0,4% mangana, imaju dovoljnu tvrdoću na sobnoj temperaturi, ali im je otpornost na toplinu niska, jer je na relativno niskim visoke temperature(200...250S) tvrdoća im se naglo smanjuje.

Legirani alatni čelici po svom kemijskom sastavu razlikuju se od ugljičnih materijala povećanim udjelom silicija ili mangana, odnosno prisutnošću jednog ili više legirajućih elemenata: krom (povećava tvrdoću, čvrstoću, otpornost materijala na koroziju, smanjuje njegovu duktilnost); nikal (povećava čvrstoću, duktilnost, udarnu čvrstoću, kaljivost materijala); volfram (povećava tvrdoću i toplinsku otpornost materijala); vanadij (povećava tvrdoću i čvrstoću materijala, potiče stvaranje fino zrnate strukture); kobalt (povećava čvrstoću udarca i toplinsku otpornost materijala); molibden (povećava elastičnost, čvrstoću, toplinsku otpornost materijala). Za rezne alate koriste se niskolegirani čelici klasa 9HF, 11HF, 13H, V2F, HV4, HVSG, HVG, 9HS itd. Ovi čelici imaju viša tehnološka svojstva - bolju prokaljivost i prokaljivost, manju sklonost savijanju, ali im. Otpornost na toplinu gotovo je jednaka otpornosti na toplinu ugljičnih čelika 350...400S pa se koriste za izradu ručnih alata (razvrtala) ili alata namijenjenih za obradu na strojevima s malim brzinama rezanja (mala svrdla, razvrtala).

Brzorezni alatni čelici. Iz skupine visokolegiranih čelika za proizvodnju alati za rezanje Koriste se brzorezni čelici s visokim udjelom volframa, molibdena, kobalta i vanadija. Suvremeni brzorezni čelici mogu se podijeliti u tri skupine.

DO čelici normalne otpornosti na toplinu uključuju volfram R18, R12, R9 i volfram-molibden R6M5, R6M3, R8M3. Ovi čelici imaju tvrdoću u kaljenom stanju od 63...66HRC, čvrstoću na savijanje od 2900...3400 MPa, udarnu čvrstoću od 2,7...4,8 J/m 2 i otpornost na toplinu od 600...650 C. Koriste se u obradi konstrukcijskih čelika, lijevanog željeza, obojenih metala i plastike. Ponekad se koriste brzorezni čelici, dodatno legirani dušikom (P6AM5, P18A itd.), koji su modifikacije konvencionalnih brzoreznih čelika. Legiranje s dušikom povećava svojstva rezanja alata za 20 ... 30%, tvrdoću - za 1 - 2 HRC jedinice.

Čelici visoke toplinske otpornosti karakteriziran visokim sadržajem ugljika - 10R8M3, 10R6M5; vanadij – R12F3, R2M3F8; R9F5; kobalt – R18F2K5, R6M5K5, R9K5, R9K10, R9M4K8F, 10R6M5F2K8 itd.

Tvrdoća čelika u očvrslom stanju doseže 66...70HRC, imaju veću otpornost na toplinu (do 620...670C). Zbog toga je moguće koristiti ih za obradu otpornih na toplinu i nehrđajućih čelika i legura, kao i visokočvrstih i očvrslih konstrukcijskih čelika. Vijek trajanja alata izrađenih od takvih čelika je 3-5 puta veći nego od čelika R18, R6M5.

Čelici visoke toplinske otpornosti karakteriziran niskim sadržajem ugljika, ali vrlo velikom količinom legirajućih elemenata - V11M7K23, V14M7K25, 3V20K20Kh4F. Imaju tvrdoću 69...70HRC, otpornost na toplinu 700...720S. Najracionalnije područje njihove upotrebe je rezanje teško rezljivih materijala i legure titana. U potonjem slučaju, radni vijek alata je 30-80 puta veći od čelika R18 i 8-15 puta veći od tvrde legure VK8. Kod rezanja konstrukcijskih čelika i lijevanog željeza životni vijek raste manje značajno (3 do 8 puta).

Tvrde legure. Ove legure proizvode se metalurgijom praha u obliku ploča ili kruna. Glavne komponente takvih legura su karbidi volframa WC, titan TiC, tantal TaC i niobij NbC, čije su najmanje čestice povezane preko relativno mekog i manje vatrostalnog kobalta ili nikla pomiješanog s molibdenom.

Tvrde legure imaju visoku tvrdoću - 88...92 HRA (72...76HRC) i otpornost na toplinu do 850...1000°C. To vam omogućuje rad pri brzinama rezanja 3-4 puta većim nego s alatima izrađenim od brzoreznih čelika.

Trenutno korištene tvrde legure dijele se na:

za legure volframa VK skupine: VK3, VK3-M, VK4, VK6, VK6-M, VK6-OM, VK8 itd. B simbol broj označava postotak kobalta. Na primjer, oznaka VK8 označava da sadrži 8% kobalta i 92% volfram karbida. Slova M i OM označavaju sitnozrnatu i posebno sitnozrnastu strukturu;

za legure titan-volfram TK skupine: T5K10, T15K6, T14K8, T30K4, T60K6, itd. U simbolu, broj iza slova T pokazuje postotak titan karbida, nakon slova K - kobalt, ostatak - volfram karbidi;

za legure titan tantal volfram TTK grupe: TT7K12, TT8K6, TT20K9, itd. U simbolu, brojevi iza slova T pokazuju postotak titanovih i tantalovih karbida, nakon slova K - kobalt, ostatak - volfram karbidi;

do bez volframa tvrde legure TM-1, TM-3, TN-20, KNT-16, TS20HN. Oznake su uvjetne.

Vrste tvrdog metala proizvode se u obliku standardiziranih umetaka koji su zalemljeni, zalijepljeni ili mehanički pričvršćeni na držače od konstrukcijskog čelika. Proizvodi se i instrumenti radni dio koji su u cijelosti izrađeni od tvrde legure (monolitni).

Legure skupine TK imaju veću otpornost na toplinu od legura VK. Mogu se koristiti pri velikim brzinama rezanja, zbog čega se široko koriste u strojnoj obradi čelika.

Alati od tvrdih legura grupe VK koriste se pri obradi dijelova od konstrukcijskih čelika u uvjetima niske krutosti AIDS sustava, pri povremenom rezanju, pri radu s udarcima, kao i pri obradi krhkih materijala poput lijevanog željeza, koji je zbog povećane čvrstoće ove skupine tvrdih legura i niskih temperatura u zoni rezanja. Također se koriste za obradu dijelova od čelika visoke čvrstoće, otpornih na toplinu i nehrđajućeg čelika, legura titana. To se objašnjava činjenicom da prisutnost titana u većini ovih materijala uzrokuje povećanu adheziju na legure skupine TK, koje također sadrže titan. Legure skupine TK imaju znatno lošiju toplinsku vodljivost i nižu čvrstoću od legura VK.

Uvođenje tantal karbida ili tantal i niobij karbida (TT10K8-B) u tvrdu leguru povećava njenu čvrstoću. Međutim, temperatura otpornosti na toplinu ovih legura niža je od temperature dviju karbidnih legura.

Osobito sitnozrnate tvrde legure koriste se za obradu materijala s visokom abrazivnom sposobnošću. Koriste se za završnu i poluzavršnu obradu dijelova od duktilnih čelika visoke čvrstoće s povećanom sklonošću kaljenju.

Legure s niskim udjelom kobalta (T30K4, VK3, VK4) koriste se u završnoj obradi, a legure s visokim udjelom kobalta (VK8, T14K8, T5K10) u grubim operacijama.

Mineralna keramika. Temelji se na aluminijevim oksidima Al 2 O 3 s malim dodatkom (0,5...1%) magnezijevog oksida MgO. Visoka tvrdoća, otpornost na toplinu do 1200 °C, kemijska inertnost na metale i otpornost na oksidaciju uvelike premašuju iste parametre tvrdih legura, ali su inferiorni u toplinskoj vodljivosti i imaju nižu čvrstoću na savijanje.

Visoka svojstva rezanja mineralne keramike očituju se u brzoj obradi čelika i lijevanog željeza visoke čvrstoće, a fino i poluzavršno tokarenje i glodanje povećava produktivnost obrade dijelova do 2 puta, dok se istodobno produljuje vijek trajanja alata do 5 puta u usporedbi s obradom alatima od tvrdog metala. Mineralna keramika proizvodi se u obliku ploča koje se ne mogu brusiti, što značajno olakšava uvjete njezina rada.

Supertvrdi alatni materijali (STM)– najperspektivniji su sintetski supertvrdi materijali na bazi dijamanta ili borovog nitrida.

Dijamanti se odlikuju visokom tvrdoćom i otpornošću na trošenje. Što se tiče apsolutne tvrdoće, dijamant je 4-5 puta tvrđi od tvrdih legura i desetke i stotine puta veći od otpornosti na habanje drugih alatnih materijala pri obradi obojenih legura i plastike. Zbog svoje visoke toplinske vodljivosti dijamanti bolje odvode toplinu iz zone rezanja, no zbog njihove krhkosti područje njihove primjene je uvelike ograničeno. Značajan nedostatak dijamanta je što na povišenim temperaturama ulazi u kemijsku reakciju sa željezom i gubi svoju funkcionalnost.

Stoga su stvoreni novi supertvrdi materijali koji su kemijski inertni na dijamant. Tehnologija njihove proizvodnje bliska je tehnologiji proizvodnje dijamanata, ali je kao polazni materijal korišten bor nitrid, a ne grafit.

Alatni materijali

Alatni materijali su materijali čija je glavna namjena opremanje radnog dijela alata.
1. Alatni čelici:

Ugljični čelici;
- legirani čelici;
- brzorezni čelici.

2. Tvrde legure.
3. Supertvrdi materijali.
4. Mineralna keramika.

Alatni čelici

1. Ugljični alatni čelici označeni su slovom U. Broj pokazuje maseni sadržaj ugljika u čeliku, pomnožen s 10. U čeliku U10 sadržaj ugljika je 1%. Slovo A - visokokvalitetni čelik sa smanjenim sadržajem nečistoća. Koristi se za alate koji rade malim brzinama - na primjer, datoteke.
Primjer ugljičnih alatnih čelika: U7, U7A do U13, U13A.
Tvrdoća nakon toplinske obrade: 58…63 HRCe.
Otpornost na toplinu: 200 - 220’C.
Otpornost na toplinu je svojstvo čelika da zadrži svojstva rezanja kada se temperatura u zoni rezanja poveća.
Primjena: turpije, dlijeta, ručne nareznice, odnosno alate koji rade na maloj brzini.

2. Legirani alatni čelici označeni su brojem koji karakterizira maseni sadržaj ugljika u desetinkama postotka (ako nema broja, tada je ugljik 1%), nakon čega slijede slova koja odgovaraju elementima legure (G-mangan, X-krom, C-silicij , V-volfram, F-vanadij ) i brojevi koji označavaju elemente kao postotke. Na primjer, u čeliku 9HS: 0,9% ugljika, 1% kroma, 1% silicija. Ostatak: željezo i nečistoće.
Tvrdoća nakon toplinske obrade: 63…66 HRCe.
Otpornost na toplinu do 250'C.
Primjena: ručne matrice, mjerači navoja, ručne oštrice pile za metal.

3. Brzorezni čelici označeni su slovima (P - volfram, M - molibden, F - vanadij, A - dušik, K - kobalt, T - titan, C - cirkonij).
Na primjer, čelik 11R3AM3F2 sadrži: 1,1% ugljika, 3% volframa, 1% dušika, 3% molibdena, 2% vanadija.
Primjeri brzoreznih čelika: R18, R12, R9, R6M5, R6M5K5.
Tvrdoća nakon toplinske obrade: 63…65HRCe.
Otpornost na toplinu: 620…630’C.
Primjenjivo za sve vrste reznih alata koji se koriste na strojevima s brzinama rezanja do 20 m/s.

Tvrde legure

Standardne kvalitete tvrdih legura sastoje se od volframovih karbida (B), titana (T) i tantala (T). Kao vezivo koristi se kobalt (K).
Na primjer, u leguri VK8: 8% kobalta i 92% volfram karbida.
U leguri T5K10: 5% titan karbida, 10% kobalta i 85% volfram karbida.
Imajte na umu da, za razliku od čelika, tvrde legure ne sadrže željezo.
Tvrdoća karbidnih legura je oko 90 HRA.
Otpornost na toplinu: 800 - 1000’C.
Brzina rezanja do 200m/s.

Uglavnom se legure tipa VK koriste za preradu sivog lijeva, obojenih metala i njihovih legura, kao i korozijski otpornih teško rezljivih čelika i legura, uključujući legure titana.
Legure tipa TK su titan-volframova skupina legura koje se koriste za obradu ugljičnih i legiranih čelika, s visokim sadržajem titana (T30K4) na načini dorade, te s povećanim sadržajem kobalta (T5K12) u režimima grube obrade.

Identificirane su tri skupine primjenjivosti alata od tvrdog metala:

1. Skupina P - za materijale koji stvaraju strugotine (čelik);
2. Skupina K - za materijale koji proizvode iverje (lijevano željezo);
3. Skupina M - univerzalne legure.

Svaka grupa ima svoju označenu boju: R - plava, K - crvena, M - žuta g.
Karbidni materijali isporučuju se u različite vrste. Praznine za lemljenje regulirane su GOST 25393 - 82. Svaki oblik i standardna veličina imaju svoj GOST broj, koji se sastoji od pet znamenki. Prilikom naručivanja ovih ploča morate navesti GOST broj, koji određuje oblik, broj određene ploče u ovom GOST-u, kao i ocjenu legure.

Zamjenjivi poliedarski umetci (RPI) također se široko koriste. SMP su montirani na tijelo alata mehanički, na primjer, vijak kroz središnju rupu, stezaljku ili klin. SMP se ne oštre nakon što su svi rubovi istrošeni, već se šalju na recikliranje. Ponovno oštrenje SMP-a nema smisla, jer... nakon ponovnog brušenja, dimenzije pločice su smanjene, a utor na tijelu alata je dizajniran da se prilagodi dimenzijama nove pločice. SMP se može zamijeniti na alatu bez skidanja sa stroja. SMP se proizvode u različitim klasama tolerancije: U, G, M, E, C. Prilikom naručivanja SMP morate navesti GOST broj, koji određuje oblik. Na primjer, rezne, zamjenjive, višestrane pločice od karbida kvadratni oblik imaju dimenzije i dizajn u skladu s GOST 19049 - 80. Ploča s rubom od 12,7 mm, debljine 3,18 mm, klasa tolerancije "U" ima broj u ovom GOST 03111-120308 ili slovnu oznaku SNUN-120308, a svaki broj ili slovo ima svoje značenje. Brojevi 03111 ili slova SNUN određuju oblik ploče i razred tolerancije. Broj 12 označava duljinu oštrice pločice, odnosno 12,7 mm, broj 03 označava debljinu pločice 3,18 mm, a 08 označava polumjer zaobljenja na vrhu od 0,8 mm.

Mineralna keramika

Mineralno-keramički alatni materijali imaju visoku tvrdoću, otpornost na toplinu i habanje. Osnova im je glinica Al2O3 (oksidna keramika) ili smjesa Al2O3 s karbidima i nitridima (kermeti). Primjer takvih materijala je VOK60, Cortinit. Tvrdoća do 94 HRA.

Namjena: dorada i polu dorada kaljeni čelici (45-60 HRC), lijevano željezo. Brzina rezanja do 400m/s. Mineralna keramika isporučuje se u obliku poliedarskih ploča koje se ne mogu brusiti, čiji su oblik i dimenzije određeni GOST 25003 - 81.

Ploče su dostupne u sljedećim oblicima: pravilan trokut, kvadrat, romb pod kutom od 80’, krug. Pričvršćivanje u tijelima alata, uglavnom rezača i glodala, događa se samo mehanički, naime stezanjem odozgo, jer ove ploče nemaju rupe.

Supertvrdi materijali

Supertvrdi materijali imaju visoku tvrdoću (do 96 HRA), otpornost na trošenje i nizak koeficijent trenja. Dijele se na materijale na bazi prirodnih i sintetskih dijamanata te kubičnog bor nitrida. Svi vole dijamant. Tvrd je, otporan na habanje i postojan, ali ima i jedan vrlo značajan nedostatak: kemijski je reaktivan na željezo, pa se njime ne može obrađivati ​​čelik. Dijamantni alati koriste se za brušenje tvrdih legura, oštrenje i završnu obradu alata od tvrdih legura te dopravljanje brusnih ploča.

Najviše karakterističan predstavnik supertvrdi materijali na bazi kubičnog bor nitrida je CBN (ili kompozit 01). Dizajniran je za završnu obradu kaljenih čelika s HRCe do 63. To jest, K01 može lako obrađivati ​​kaljene alatne čelike. Kompozit se također može koristiti za brušenje tvrde legure, tj. oštriti alate od tvrdog metala. Oblik i dimenzije ploča od supertvrdih materijala određeni su TU2-035-808-81. Postoje sljedeći oblici ploča: okrugli, kvadratni, rombični, trokutasti. Pričvršćivanje ploča od supertvrdih materijala, kao i ploča od mineralne keramike, događa se samo mehanički.

Glavni zahtjevi za materijale alata su tvrdoća, otpornost na habanje, toplinu itd. Usklađenost s ovim kriterijima omogućuje rezanje. Za prodiranje u površinske slojeve proizvoda koji se obrađuje, oštrice za rezanje radnog dijela moraju biti izrađene od trajnih legura. Tvrdoća može biti prirodna ili stečena.

Na primjer, tvornički izrađeni alatni čelici lako se režu. Nakon mehaničke obrade i toplinski, kao i brušenjem i oštrenjem, povećava se razina njihove čvrstoće i tvrdoće.

Kako se određuje tvrdoća?

Karakteristika se može odrediti različiti putevi. Alatni čelici imaju tvrdoću po Rockwellu, tvrdoća ima brojčanu oznaku, kao i slovo HR sa skalom A, B ili C (npr. HRC). Izbor materijala alata ovisi o vrsti metala koji se obrađuje.

Najdosljednija razina performansi i nisko trošenje oštrica koje su toplinski obrađene može se postići s HRC od 63 ili 64. Uz nižu vrijednost svojstava instrumentalni materijali ne tako visoka, a pri visokoj tvrdoći počinju se mrviti zbog krhkosti.

Metali tvrdoće HRC 30-35 mogu se lako obraditi željezno oruđe, koji su prošli toplinsku obradu s HRC indeksom od 63–64. Dakle, omjer pokazatelja tvrdoće je 1:2.

Za obradu metala s HRC 45-55 treba koristiti uređaje na bazi tvrdih legura. Njihov pokazatelj je HRA 87-93. Materijali na bazi sintetike mogu se koristiti pri obradi očvrslog čelika.

Čvrstoća alatnih materijala

Tijekom procesa rezanja na radni dio djeluje sila od 10 kN ili više. Izaziva visoki napon, što može dovesti do uništenja alata. Da se to ne bi dogodilo, materijali za rezanje moraju imati visok koeficijent čvrstoće.

Alatni čelici imaju najbolju kombinaciju svojstava čvrstoće. Radni dio izrađen od njih savršeno podnosi velika opterećenja i može funkcionirati pod pritiskom, torzijom, savijanjem i napetostima.

Utjecaj kritične temperature zagrijavanja na oštrice alata

Kada se prilikom rezanja metala oslobađa toplina, njihove oštrice, au većoj mjeri i njihove površine, podliježu zagrijavanju. Kada je temperatura ispod kritične točke (to je različito za svaki materijal), struktura i tvrdoća se ne mijenjaju. Ako temperatura zagrijavanja postane viša dopuštena norma, tada razina tvrdoće opada. nazivaju crvenom otpornošću.

Što znači izraz "crvena postojanost"?

Postojanost na crveno je svojstvo metala da svijetli tamnocrveno kada se zagrije na temperaturu od 600 °C. Izraz implicira da metal zadržava svoju tvrdoću i otpornost na trošenje. U svojoj srži, to je sposobnost da izdrži visoke temperature. Za raznih materijala postoji granica, od 220 do 1800 °C.

Kako se može povećati učinak alata za rezanje?

Materijale alata karakterizira povećana funkcionalnost s povećanom otpornošću na temperaturu i poboljšanom disipacijom topline koja se stvara na oštrici tijekom rezanja. Toplina uzrokuje porast temperature.

Što se više topline prenosi s oštrice dublje u uređaj, niža je temperatura na njezinoj dodirnoj površini. Razina toplinske vodljivosti ovisi o sastavu i zagrijavanju.

Na primjer, sadržaj elemenata poput volframa i vanadija u čeliku uzrokuje smanjenje razine njegove toplinske vodljivosti, a primjesa titana, kobalta i molibdena uzrokuje njezino povećanje.

O čemu ovisi koeficijent trenja klizanja?

Indeks klizanja ovisi o sastavu i fizikalnim svojstvima dodirnih parova materijala, kao i o vrijednosti naprezanja na površinama izloženim trenju i klizanju. Koeficijent utječe na otpornost materijala na trošenje.

Međudjelovanje alata s obrađenim materijalom događa se uz stalni pokretni kontakt.

Kako se instrumentalni materijali ponašaju u ovom slučaju? Njihove se vrste jednako troše.

Karakteriziraju ih:

• mogućnost brisanja metala s kojim dolazi u kontakt;
• sposobnost otpornosti na trošenje, odnosno otpornosti na habanje drugog materijala.

Noževi se stalno troše. Zbog toga uređaji gube svoja svojstva, a mijenja se i oblik njihove radne površine.

Ocjena otpornosti na trošenje može varirati ovisno o uvjetima rezanja.

Na koje se skupine dijele alatni čelici?

Osnovni instrumentalni materijali mogu se podijeliti u sljedeće kategorije:

• metalna keramika (tvrde legure);
• kermeti ili mineralna keramika;
• borov nitrid na bazi sintetskog materijala;
• dijamanti na sintetička baza;
• alatni čelici na bazi ugljika.

Alatno željezo može biti ugljično, legirano i brzorezno.

Alatni čelici na bazi ugljika

Za izradu oruđa počele su se koristiti ugljične tvari. Nema ih puno.

Kako se označavaju alatni čelici? Materijali su označeni slovom (na primjer, "U" znači ugljik), kao i brojem (pokazatelji desetinki postotka sadržaja ugljika). Prisutnost slova "A" na kraju oznake ukazuje visoka kvalitetačelik (sadržaj tvari kao što su sumpor i fosfor ne prelazi 0,03%).

Karbonski materijal ima tvrdoću HRC 62–65 i niska razina otpornost na temperature.

U proizvodnji pila koriste se marke alatnih materijala U9 i U10A, a serije U11, U11A i U12 namijenjene su za ručne nareznice i druge alate.

Razina temperaturne otpornosti čelika serije U10A i U13A je 220 °C, pa se preporučuje korištenje alata od takvih materijala pri brzini rezanja od 8-10 m/min.

Legirano željezo

Legirani alatni materijal može biti krom, krom-silicij, volfram i krom-volfram, s primjesom mangana. Takve serije su označene brojevima, a imaju i slovne oznake. Prva lijeva znamenka označava koeficijent sadržaja ugljika u desetinkama ako je sadržaj elementa manji od 1%. Pravi brojevi simboliziraju prosjek legirajuća komponenta kao postotak.

Materijal alata razreda X prikladan je za izradu nareznica i matrica. Čelik B1 pogodan je za izradu malih svrdla, nareznica i razvrtala.

Razina temperaturne otpornosti legiranih tvari je 350-400 ° C, tako da je brzina rezanja jedan i pol puta veća nego kod legure ugljika.

Za što se koriste visokolegirani čelici?

U proizvodnji svrdla, upuštača i nareznica koriste se različiti materijali za brzorezne alate. Označeni su slovima, ali i brojevima. Važne komponente materijala su volfram, molibden, krom i vanadij.

Čelici normalne izvedbe

Kategorija željeza s normalnom razinom performansi uključuje stupnjeve R18, R9, R9F5 i legure volframa s dodatkom molibdena serije R6MZ, R6M5, koje zadržavaju tvrdoću od najmanje HRC 58 na 620 °C. Materijal je prikladan za obradu ugljičnih i niskolegiranih čelika, sivog lijeva i legura obojenih metala.

Čelici visokih performansi

Ova kategorija uključuje marke R18F2, R14F4, R6M5K5, R9M4K8, R9K5, R9K10, R10K5F5, R18K5F2. Oni mogu održati HRC od 64 na temperaturama od 630 do 640 °C. Ova kategorija uključuje supertvrde alatne materijale. Namijenjen je željezu i legurama koje je teško obraditi, kao i titanu.

Tvrde legure

Takvi materijali su:

• metal-keramika;
• mineralna keramika.

Oblik ploča ovisi o mehaničkim svojstvima. Takvi alati rade pri velikim brzinama rezanja u usporedbi s materijalima velike brzine.

Metalna keramika

Metalokeramičke tvrde legure su:

• volfram;
• titan koji sadrži volfram;
• volfram s uključivanjem titana i tantala.

Serija VK uključuje volfram i titan. Alati temeljeni na ovim komponentama imaju povećana otpornost na habanje, ali njihova je razina otpornosti na udarce niska. Uređaji temeljeni na ovoj vrsti koriste se za obradu lijevanog željeza.

Legura volframa, titana i kobalta primjenjiva je na sve vrste željeza.

Sinteza volframa, titana, tantala i kobalta koristi se u posebnim slučajevima kada su drugi materijali neučinkoviti.

Tvrde legure karakterizira visoka otpornost na temperaturu. Materijali od volframa mogu zadržati svoja svojstva s HRC od 83–90, a materijali od volframa i titana s HRC od 87–92 na temperaturama od 800 do 950 °C, što omogućuje rad pri velikim brzinama rezanja (od 500 m/ min do 2700 m/min pri obradi aluminija).

Za obradu dijelova koji su otporni na hrđu i povišene temperature koriste se alati iz serije OM sitnozrnatih legura. Kvaliteta VK6-OM prikladna je za završnu obradu, a VK10-OM i VK15-OM za poluzavršnu i grubu obradu.

Super-tvrdi alatni materijali serije BK10-XOM i VK15-XOM imaju još veću učinkovitost pri radu s “teškim” dijelovima. Zamjenjuju tantal karbid krom karbidom, što ih čini izdržljivijima čak i kada su izloženi visokim temperaturama.

Da bi se povećala razina čvrstoće čvrste ploče, pribjegavaju ga pokrivanju zaštitnim filmom. Koriste se titan karbid, nitrid i karbonit koji se nanose u vrlo tankom sloju. Debljina se kreće od 5 do 10 mikrona. Kao rezultat, formira se sloj fino zrnatog titan karbida. Razina trajnosti takvih pločica je tri puta veća nego kod pločica bez posebnog premaza, što povećava brzinu rezanja za 30%.

U nekim slučajevima koriste se metalokeramički materijali koji se dobivaju iz aluminijevog oksida uz dodatak volframa, titana, tantala i kobalta.

Mineralna keramika

Za alate za rezanje koristi se mineralna keramika TsM-332. Karakterizira ga otpornost na povišene temperature. Indeks tvrdoće HRC kreće se od 89 do 95 na 1200 °C. Materijal također karakterizira otpornost na trošenje, što omogućuje obradu čelika, lijevanog željeza i legura obojenih metala pri velikim brzinama rezanja.

Za izradu alata za rezanje koristi se i kermet serije B. Temelji se na oksidu i karbidu. Uvođenje metalnog karbida, kao i molibdena i kroma u sastav mineralne keramike pomaže u optimizaciji fizičkih i mehaničkih svojstava kermeta i uklanja njegovu krhkost. Povećava brzinu rezanja. Poluzavršna i završna obrada s uređajem na bazi kermeta koristi se za sivi čelik koji se teško reže i brojne obojene metale. Proces se odvija brzinom od 435-1000 m/min. Keramika za rezanje je otporna na temperaturu. Njegova ljestvica tvrdoće je HRC 90–95 na 950–1100 °C.

Za obradu kaljenog željeza, izdržljivog lijevanog željeza i stakloplastike koristi se alat čiji je rezni dio izrađen od čvrstih tvari koje sadrže borov nitrid i dijamante. Tvrdoća CBN (bor nitrida) približno je ista kao i dijamant. Otpornost na temperaturu dvostruko je veća od potonjeg. Elbor je inertan na željezne materijale. Granica razine čvrstoće njegovih polikristala tijekom kompresije je 4-5 GPa (400-500 kgf / mm2), a tijekom savijanja - 0,7 GPa (70 kgf / mm2). Otpornost na temperaturu doseže granicu od 1350–1450 °C.

Također vrijedi spomenuti dijamantne bale na sintetičkoj osnovi serije ASB i carbonado serije ASPC. Kemijska aktivnost potonjeg prema materijalima koji sadrže ugljik je veća. Zato se koristi za oštrenje dijelova od obojenih metala, legura s visokim sadržajem silicija, tvrdih materijala VK10, VK30, kao i nemetalnih površina.

Indeks otpornosti karbonatnih rezača je 20-50 puta veći od razine otpornosti tvrdih legura.

Koje su legure postale raširene u industriji?

Instrumentalni materijali proizvode se diljem svijeta. Tipovi koji se koriste u Rusiji, SAD-u i Europi uglavnom ne sadrže volfram. Pripadaju seriji KNT016 i TN020. Ovi modeli postali su zamjena za marke T15K6, T14K8 i VK8. Koriste se za strojnu obradu konstrukcijskih čelika, nehrđajućeg čelika i alatnih materijala.

Novi zahtjevi za alatne materijale uzrokovani su nedostatkom volframa i kobalta. Upravo je taj faktor zaslužan što se u SAD-u, europskim zemljama i Rusiji neprestano razvijaju alternativne metode dobivanje novih tvrdih legura koje ne sadrže volfram.

Na primjer, alatni materijali koje proizvodi američka tvrtka Adamas Carbide Co serije Titan 50, 60, 80, 100 sadrže karbid, titan i molibden. Povećanje broja označava čvrstoću materijala. Karakteristike materijala alata ovog izdanja podrazumijevaju visoku razinu čvrstoće. Na primjer, serija Titan100 ima čvrstoću od 1000 MPa. Konkurencija je keramici.

Kako bi se osigurala izvedba alati za rezanje metala potrebno je izraditi njegov radni dio od materijala koji ima skup određenih fizičkih i mehaničkih svojstava (visoke razine tvrdoće, otpornosti na habanje, čvrstoće, otpornosti na toplinu itd.). Pozivaju se materijali koji zadovoljavaju zahtjeve ovog kompleksa i sposobni su za rezanje instrumentalni materijali. Razmotrimo fizička i mehanička svojstva instrumentalnih materijala.

Da bi prodrle u površinske slojeve obratka koji se obrađuje, rezne oštrice radnog dijela alata moraju biti izrađene od materijala visoke tvrdoće. Tvrdoća alatnih materijala može biti prirodna (tj. svojstvena materijalu tijekom njegovog oblikovanja) ili postignuta posebnom obradom. Na primjer, alatni čelici koji se isporučuju iz metalurških tvornica lako se obrađuju. Nakon strojna obrada, toplinske obrade, brušenja i oštrenja čeličnih alata, njihova snaga i tvrdoća dramatično se povećavaju.

Tvrdoća se određuje pomoću razne metode. Tvrdoća po Rockwellu označava se brojevima koji karakteriziraju broj tvrdoće i slovima HR koji označavaju ljestvicu tvrdoće A, B ili C (na primjer, HRC). Tvrdoća termički obrađenih alatnih čelika mjeri se na Rockwellovoj C skali i izražava u HRC jedinicama. Najstabilniji način rada i najmanje trošenje oštrica alata izrađenih od alatnih čelika i toplinski obrađenih postižu se s tvrdoćom od HRC 63...64. S nižom tvrdoćom povećava se trošenje oštrica alata, a s većom tvrdoćom oštrice počinju pucati zbog prevelike krhkosti.

Metali tvrdoće HRC 30...35 mogu se na zadovoljavajući način obrađivati ​​alatima od termički obrađenih alatnih čelika (HRC 63...64), tj. s omjerom tvrdoće približno dva. Za obradu toplinski obrađenih metala (HRC 45...55) potrebno je koristiti alate izrađene samo od tvrdih legura. Tvrdoća im se mjeri na Rockwell A skali i ima HRA vrijednosti od 87...93. Visoka tvrdoća sintetičkih alatnih materijala omogućuje njihovu upotrebu za obradu kaljenih čelika.

Tijekom procesa rezanja, radni dio alata je podložan reznim silama koje dosežu 10 kN ili više. Pod utjecajem ovih sila nastaju velika naprezanja u materijalu radnog dijela. Kako bi se spriječilo da ta naprezanja dovedu do uništenja alata, materijali alata korišteni za njegovu izradu moraju imati dovoljno visoku snaga.

Među svim instrumentalnim materijalima najbolja kombinacija Alatni čelici imaju karakteristike čvrstoće. Zahvaljujući tome, radni dio alata izrađenih od alatnih čelika uspješno podnosi složena opterećenja i može raditi na pritisak, torziju, savijanje i napetost.

Kao posljedica intenzivnog oslobađanja topline tijekom procesa rezanja metala, oštrice alata se zagrijavaju, a najviše njihove površine. Kada je temperatura zagrijavanja ispod kritične (za razne materijale ima različita značenja) strukturno stanje i tvrdoća materijala alata se ne mijenjaju. Ako temperatura zagrijavanja prijeđe kritičnu temperaturu, dolazi do strukturnih promjena u materijalu i povezanog smanjenja tvrdoće. Kritična temperatura naziva se i temperatura crvena postojanost. Izraz "crvena postojanost" temelji se na fizičko vlasništvo Kad se zagriju na 600 °C, metali emitiraju tamnocrvenu svjetlost. Otpornost na crveno je sposobnost materijala da zadrži visoku tvrdoću i otpornost na habanje pri povišenim temperaturama. U svojoj srži, crvena postojanost znači otpornost na temperaturu instrumentalni materijali. Temperaturna otpornost različitih materijala alata varira u širokim rasponima: 220...1800°C.

Povećanje performansi reznog alata može se postići ne samo povećanjem temperaturne otpornosti materijala alata, već i poboljšanjem uvjeta za uklanjanje topline koja se stvara tijekom procesa rezanja na oštrici alata i uzrokuje njegovo zagrijavanje na visoke temperature. Kako velika količina toplina se odvodi s oštrice duboko u alat, niža je temperatura na njezinim kontaktnim površinama. Toplinska vodljivost instrumentalni materijali ovise o njihovim kemijski sastav i temperatura grijanja.

Na primjer, prisutnost legirajućih elemenata kao što su volfram i vanadij u čeliku smanjuje svojstva provodljivosti topline alatnih čelika, dok ih legiranje s titanom, kobaltom i molibdenom, naprotiv, značajno povećava.

Značenje koeficijent trenja Klizanje materijala obratka po materijalu alata ovisi o kemijskom sastavu i fizikalno-mehaničkim svojstvima materijala dodirnih parova, kao io kontaktnim naprezanjima na površinama za trljanje i brzini klizanja.

Koeficijent trenja funkcionalno je povezan sa silom trenja i radom sila trenja na putu međusobnog klizanja alata i obratka, stoga vrijednost ovog koeficijenta utječe na otpornost materijala alata na trošenje.

Međudjelovanje alata s materijalom koji se obrađuje događa se u uvjetima stalnog (pokretnog) kontakta. U tom se slučaju oba tijela koja čine tarni par međusobno troše.

Materijal svakog tijela u interakciji ima:

• sposobnost abrazije materijala s kojim je u interakciji;
• otpornost na habanje, tj. sposobnost materijala da se odupre abrazivnom djelovanju drugog materijala.

Trošenje oštrica alata događa se tijekom cijelog razdoblja interakcije s materijalom koji se obrađuje. Kao rezultat toga, oštrice alata gube dio svojih reznih svojstava, a oblik radnih površina alata se mijenja.

Otpornost na trošenje nije nepromjenjivo svojstvo materijala alata; ono ovisi o uvjetima rezanja.

Suvremeni alatni materijali ispunjavaju gore navedene zahtjeve. Podijeljeni su u sljedeće skupine:

• alatni čelici;
• tvrde legure (kermeti);
• mineralna keramika i kermet;
• sintetski sastavi bor nitrida;
• sintetički dijamanti.

Alatni čelici podijeljeni na karbonske, legirane i brze.

Ugljični alatni čelici koristi se za izradu alata koji rade pri malim brzinama rezanja.

Klase takvih čelika označavaju se slovom U (ugljik), zatim brojevima koji pokazuju sadržaj ugljika u čeliku (u desetinkama postotka), slovo A na kraju klase znači da je čelik visoke kvalitete (sadržaj sumpora i fosfora nije veći od 0,03% svakog elementa) .

Glavna svojstva ugljičnih alatnih čelika su visoka tvrdoća (HRC 62...65) i otpornost na niske temperature.

Pile su izrađene od čelika razreda U9 i U10A; izrađen od čelika razreda U11; U11A; U12 - ručne slavine itd.

Otpornost na temperaturu čelika U10A...U13A je 220°C, stoga se alati izrađeni od ovih čelika preporuča koristiti pri brzini rezanja od 8...10 m/min.

Legirani alatni čelik ovisno o glavnim legirajućim elementima, može biti krom (X), krom-silicij (CS), volfram (B), krom-volfram-mangan (CHM) itd.

Vrste takvih čelika označene su brojevima i slovima (prva slova naziva legirajućih elemenata). Prvi broj lijevo od slova pokazuje sadržaj ugljika u desetinkama postotka (ako je sadržaj ugljika manji od 1%), brojevi desno od slova pokazuju prosječni sadržaj legirajućeg elementa u postocima.

Nareznice i matrice izrađene su od čelika kvalitete X, a svrdla, razvrtala, nareznice i matrice izrađene su od čelika 9HS. Čelik B1 preporučuje se za izradu malih svrdla, nareznica i razvrtala.

Otpornost na temperaturu legiranih alatnih čelika je 350...400°C, stoga su dopuštene brzine rezanja za alate izrađene od ovih čelika 1,2...1,5 puta veće nego za alate izrađene od ugljičnih alatnih čelika.

Velika brzina(visokolegirani) čelici najčešće se koriste za izradu svrdla, upuštača i nareznica. Vrste brzoreznih čelika označavaju se slovima i brojevima, na primjer R6MZ. Slovo P znači da je čelik za velike brzine, brojevi nakon njega pokazuju prosječni sadržaj volframa kao postotak, preostala slova i brojevi znače isto kao u klasama legiranog čelika. Najvažniji sastojci brzoreznih čelika su volfram, molibden, krom i vanadij.

Ovisno o svojstvima rezanja, brzorezni čelici se dijele na čelike normalne i povećane produktivnosti. Čelici s normalnim performansama uključuju volframov čelik razreda P18; P9; R9F5 i klase volfram-molibden čelika R6MZ; R6M5, održavajući tvrdoću od najmanje HRC 58 do temperature od 620°C. Čelici visokih performansi uključuju klase čelika R18F2; R14F4; R6M5K5; R9M4K8; R9K5; R9K10; R10K5F5; R18K5F2, održavajući tvrdoću HRC 64 do temperature od 630...640°C.

Čelici normalne izvedbe - tvrdoća HRC 65, otpornost na temperaturu 620°C, čvrstoća na savijanje 3...4 GPa (300...400 kgf/mm 2) - namijenjeni za obradu ugljičnih i niskolegiranih čelika sa čvrstoćom na savijanje do 1 GPa (100 kgf/mm 2), sivi lijev i obojeni metali. Brzorezni čelici visokih performansi, legirani kobaltom ili vanadijem (tvrdoća HRC 70...78, otpornost na temperaturu 630...650°C, čvrstoća na savijanje 2,5...2,8 GPa ili 250...280 kgf/mm 2), namijenjeni su za obradu čelika i legura koje je teško rezati, a sa čvrstoćom na savijanje većom od 1 GPa (100 kgf / mm 2) - za obradu legura titana.

Svi alati izrađeni od alatnih čelika podvrgavaju se toplinskoj obradi. HSS alati mogu raditi pri većim brzinama rezanja od ugljičnih i legiranih alatnih čelika.

Tvrde legure dijele se na metalokeramičke i mineralokeramičke. Oblik ploča od tih legura ovisi o njihovim mehaničkim svojstvima. Alati opremljeni pločicama od tvrdog metala omogućuju veće brzine rezanja od alata od brzoreznog čelika.

Metal-keramičke tvrde legure dijele se na volfram, volfram-titan i titan-volfram-tantal. Volframove legure skupine B K sastoje se od karbida volframa i titana. Klase ovih legura označene su slovima i brojevima, na primjer VK2; VKZM; VK4; VK6; VK6M; VK8; VK8V. Slovo B označava volframov karbid, slovo K kobalt, a broj označava postotak kobalta (ostatak je volframov karbid). Slovo M na kraju nekih stupnjeva označava da je legura fino zrnata. Alat izrađen od takve legure ima povećanu otpornost na habanje, ali je otpornost na udarce smanjena. Alati od tvrdih legura volframa koriste se za obradu lijevanog željeza, obojenih metala i njihovih legura te nemetalnih materijala (gume, plastike, vlakana, stakla i dr.).

Legure volframa i titana TK grupe sastoje se od karbida volframa, titana i kobalta. Klase ovih legura označene su slovima i brojevima, na primjer T5K10; T5K12V; T14K8; T15K6; T30K4; T15K12V. Slovo T označava titan karbid, broj iza njega je postotak titan karbida, slovo K je kobalt karbid, broj iza njega je postotak kobalt karbida (ostatak u ovoj leguri je volfram karbid). Alati izrađeni od ovih legura koriste se za obradu svih vrsta čelika.

Volfram-titan legure tantala TTK grupe sastoje se od karbida titana, volframa, tantala i kobalta. Za izradu alata za rezanje metala koriste se legure marki TT7K12 i TT10K8B, koje sadrže 7 odnosno 10% titanovih i tantalovih karbida, 12 i 8% kobaltnih karbida (ostatak je volframov karbid). Alati izrađeni od ovih legura koriste se u posebno teškim uvjetima obrade, kada je uporaba drugih alatnih materijala neučinkovita.

Tvrde legure imaju otpornost na visoke temperature. Legure volframovog karbida zadržavaju tvrdoću HRC 83...90, a legure volframovog titana - HRC 87...92 na temperaturama od 800...950 °C, što omogućuje alatima izrađenim od legura da rade pri velikim brzinama rezanja (do 500 m/min kod obrade čelika i do 2700 m/min kod obrade aluminija).

Za obradu dijelova od korozivno postojanih, toplinski postojanih i drugih teško obradivih čelika i legura namijenjeni su alati od sitnozrnatih legura skupine OM: od legure VK6-OM - za završnu obradu, a od legure VKYu-OM i VK15-OM - za poluzavršnu i grubu obradu. Još učinkovitija za obradu teško obradivih materijala je upotreba alata od tvrdih legura marki BKIO-XOM i VK15-HOM, u kojima je tantal karbid zamijenjen krom karbidom. Legiranjem legura krom-karbidom povećava se njihova tvrdoća i čvrstoća na visokim temperaturama.

Da bi se povećala čvrstoća, oblažu se ploče od tvrde legure, tj. pokriti zaštitne folije. Široko se koriste premazi otporni na habanje titan karbida, nitrida i karbonida, koji se nanose u tankom sloju (debljine 5...10 mikrona) na površinu karbidnih ploča. Na površini ovih ploča formira se sitnozrnati sloj titan karbida koji ima visoku tvrdoću, otpornost na habanje i kemijsku otpornost pri visokim temperaturama. Otpornost na habanje presvučenih karbidnih pločica u prosjeku je tri puta veća od otpornosti na habanje neobloženih pločica, što vam omogućuje povećanje brzine rezanja za 25... 30%.

Na određenim uvjetima koristi kao alatni materijal mineralno keramičkih materijala, dobiven iz aluminijevog oksida uz dodatak volframa, titana, tantala i kobalta.

Za alate za rezanje koristi se mineralna keramika razreda TsM-332, koju karakterizira otpornost na visoke temperature (tvrdoća HRC 89...95 na temperaturi od 1200 °C) i otpornost na habanje, što omogućuje obradu čelika, lijevanog željeza i ne- željeznih legura pri velikim brzinama rezanja (npr. završno tokarenje lijevanog željeza pri brzini rezanja od 3700 mm/min, što je dvostruko više od brzine rezanja pri obradi alata od tvrdih legura). Nedostatak mineralne keramike TsM-332 je povećana krhkost.

Za izradu alata za rezanje također se koristi rezna keramika (kermet) razreda VZ; VOK-6O; VOK-63, koji je oksidno-karbidni spoj (aluminijev oksid s dodatkom 30...40% volframovih i molibden karbida). Uvođenje metalnih karbida (a ponekad i čistih metala - molibdena, kroma) u sastav mineralne keramike poboljšava njezina fizikalna i mehanička svojstva (osobito smanjuje lomljivost) i povećava produktivnost obrade kao rezultat povećanja brzine rezanja. Polu-završna i završna obrada dijelova od sivog, temperanog lijeva, teško rezljivih čelika, nekih obojenih metala i legura kermet alatom izvodi se pri brzini rezanja od 435...1000 m/min. bez dovoda rashladnog sredstva u zonu rezanja. Reznu keramiku karakterizira otpornost na visoke temperature (tvrdoća HRC 90...95 na temperaturama 950...1100 °C).

Za obradu kaljenog čelika (HRC 40...67), lijevanog željeza visoke čvrstoće (HB 200...600), tvrdih legura poput VK25 i VK15 i stakloplastike koriste se alati čiji je rezni dio izrađen od supertvrdog materijala (STM) na bazi bor nitrida i dijamanata Pri obradi dijelova od kaljenih čelika i lijevanog željeza visoke čvrstoće koristi se alat od velikih polikristala (promjera 3...6 mm i duljine 4...5 mm) na bazi kubičnog borovog nitrida (CBN P). Tvrdoća CBN R približava se tvrdoći dijamanta, a otpornost na temperaturu dvostruko je veća od otpornosti dijamanta na temperaturu. Elbor R je kemijski inertan na materijale na bazi željeza. Vlačna čvrstoća polikristala na kompresiju je 4 ... 5 GPa (400 ... 500 kgf / mm2), u savijanju - 0,7 GPa (70 kgf / mm2), otpornost na temperaturu 1350 ... 1450 ° C.

Ostali STM-ovi koji se koriste za rezanje uključuju sintetičke dijamante bala (marka ASB) i carbonado (marka ASPK). Carbonado je kemijski aktivniji prema materijalima koji sadrže ugljik, pa se koristi kod tokarenja dijelova od obojenih metala, legura s visokim udjelom silicija, tvrdih legura VK10...VK30 i nemetalnih materijala. Trajnost glodala od karbonata je 20...50 puta veća od trajnosti glodala od tvrdih legura.

Kontrolna pitanja

1. Koji se materijali nazivaju instrumentima?
2. Na koje se klase dijele instrumentalni materijali?
3. Koja svojstva imaju tvrde legure?
4. Što su tvrde legure VK i TK skupine?