2. Hartowanie stali szybkotnących:

Narzędzia wykonane metodami obróbki skrawaniem poddaje się obróbce cieplnej polegającej na hartowaniu i wysokim odpuszczaniu. W czasie hartowania jest stosowane stopniowe podgrzewanie narzędzi do temperatury austenityzowania z wygrzaniem. Ważne jest zastosowania temperatury ok. 50÷70°C niższej od temperatury solidusu danego gatunku stali co umożliwia rozpuszczenie się węglików w osnowie austenitycznej. W temperaturze 1000÷1100°C rozpuszczają się węgliki M23C6, a w wyższej –węgliki M6CiM 4C3 (najtrudniej). Gdy temperatura austenityzowania zostanie dobrana prawidłowo, do roztworu jest wprowadzana taka ilość węglików, że pozostałe uniemożliwiają nadmierny rozrost ziarn austenitu

3. Obróbka cieplna

a)grzanie:

Polega na doprowadzeniu ciepła w ciągu założonego czasu w celu uzyskania określonej temperatury przez całą masę nagrzewanego przedmiotu. Składa się z: nagrzewania, wygrzewania. W zależności od przewodności cieplnej, kształtu, wymiarów imasy przedmiotu, rodzaju ośrodka nagrzewającego, różnicy temperatury między piecem a nagrzewanym przedmiotem, temperatury nagrzewania, mocy pieca i innych czynników, szybkość nagrzewania może być bardzo zróżnicowana.

b)chłodzenie:

Jest zabiegiem obróbki cieplnej zachodzącym w wyniku odprowadzania ciepła przez ośrodek chłodzący. Jego zadaniem jest obniżenie temperatury całego przedmiotu obrabianego cieplnie do wymaganej wartości. Chłodzenie musi odbywać się z szybkością zapewniającą prawidłowy przebieg określonych przemian fazowych. Szybkość chłodzenia jest zależna od wielu czynników, m.in. od kształtu, wymiarów i masy przedmiotu, temperatury nagrzewania, sposobu chłodzenia, głównie zaś od rodzaju i własności ośrodka chłodzącego.

Ośrodki chłodzące: woda oraz roztwory wodne soli, oleje hartownicze, kąpiele solne i metalowe, ośrodki sfluidyzowane, powietrze i inne gazy.

c)wyżarzanie:

Operacja zwykłej obróbki cieplnej polegająca na nagrzaniu stali do określonej temperatury, wygrzaniu w tej temperaturze i studzeniu w celu uzyskania struktury zbliżonej do stanu równowagi.

Rodzaje:

-ujednorodniające: polega na nagrzaniu stali do temperatury 1050÷1200°C, wygrzaniu długotrwałym i studzeniu. Celem jest ograniczenie niejednorodności składu chemicznego.

-rekrystalizujące: polega na nagrzaniu metalu uprzednio odkształconego plastycznie na zimno do temperatury wyższej od temperatury rekrystalizacji, wygrzaniu i chłodzeniu z dowolną szybkością. Często stosowane jako międzyoperacyjne podczas walcowania lub ciągnienia metali na zimno, usuwa umocnienie zgniotowe, powodując zmniejszenie twardości i wytrzymałości.

-odprężające: polega na nagrzaniu stali do temperatury niższej od Ac1, wygrzaniu w tej temperaturze i powolnym studzeniu. Celem tej operacji jest usunięcie naprężeń odlewniczych, spawalniczych, cieplnych lub spowodowanych obróbką plastyczną.Prawie nie wiąże się z wprowadzaniem zmian strukturalnych.

-normalizujące: polega na nagrzaniu stali do temperatury o 30 ÷50°C wyższej od Ac3, wygrzaniu w tej temperaturze i następnym studzeniu w spokojnym powietrzu. Operacja ta ma na celu uzyskanie jednorodnej struktury drobnoziarnistej, a przez to polepszenie własności mechanicznych stali.

-zupełne: stosowane do stali stopowych, polega na nagrzaniu stali do temperatury o 30÷50°C wyższej od Ac3, Accm, wygrzaniu w tej temperaturze i następnym bardzo wolnym chłodzeniu.

-izotermiczne: polega na nagrzaniu stali do temperatury o 30÷50°C wyższej od Ac1, wygrzaniu w tej temperaturze, szybkim ochłodzeniu do temperatury nieco niższej od Ac1, wytrzymaniu izotermicznym w tej temperaturze aż do zakończenia przemiany perlitycznej i następnym chłodzeniu w powietrzu.

-sferoidyzujące: polega na nagrzaniu stali do temperatury zbliżonej do Ac1, wygrzaniu w tej temperaturze, bardzo wolnym chłodzeniu do temperatury ok. 600°C i następnie dowolnym chłodzeniu do temperatury otoczenia.

d)hartowanie: Ze względu na rodzaj uzyskiwanej struktury hartowanie można podzielić na: martenzytyczne, bainityczne.

Hartowanie martenzytyczne - polega na nagrzaniu stali do temperatury austenityzowania, wygrzaniu w tej temperaturze i oziębieniu z szybkością większą od krytycznej w celu uzyskania struktury martenzytycznej.

Hartowanie bainityczne - stosuje się chłodzenie z szybkością mniejszą od krytycznej lub z wygrzewaniem izotermicznym w warunkach zapewniających przebieg przemiany bainitycznej.

Hartowanie powierzchniowe polega na szybkim nagrzaniu warstwy wierzchniej przedmiotu do temperatury hartowania i następnie szybkim chłodzeniu. Hartowanie powierzchniowe umożliwia ograniczenie nagrzewania do cienkiej warstwy powierzchniowej i to jedynie w miejscach, które powinny być obrobione cieplnie. Nie wywołuje więc dużych naprężeń i odkształceń cieplnych.

e) Odpuszczanie polega na nagrzaniu stali zahartowanej do temperatury niższej od Ac1, wygrzaniu w tej temperaturze i ochłodzeniu do temperatury pokojowej. W zależności od temperatury odpuszczanie może być: niskie(150÷200°C), średnie (250÷500°C), wysokie (wyższej od 500°C, lecz niższej od Ac1)

4. Stal szybkotnąca: są stosowane głównie na wieloostrzowe narzędzia skrawające, często na narzędzia wykrojnikowe, a także na narzędzia do obróbki plastycznej na zimno i gorąco. Stale te wykazują dużą twardość i odporność na ścieranie w temperaturze do ok. 600°C. Wymagane własności, zwłaszcza bardzo dużą hartowność oraz efekt twardości wtórnej, uzyskuje się przez odpowiednią kombinację stężenia C i takich pierwiastków stopowych, jak Cr, W, Mo i V, a w wielu gatunkach dodatkowo –Co. Stale szybkotnące są definiowane jako zawierające ≥0,6% Ci3÷6% Cr, oraz co najmniej dwa spośród dodatków stopowych, takich jak Mo, W lub V o łącznym stężeniu ≥7%.

Węgliki spiekane materiały składające się z węglików metali trudno topliwych, głównie W, a także Ti, Ta i Nb, o udziale objętościowym ok. 65÷95% oraz metalu wiążącego, którym jest zwykle kobalt. Produkcja węglików spiekanych polega na wytwarzaniu proszku węglików. Spośród licznych metod jego wytwarzania można wyróżnić:

metodę stapiania, nawęglanie proszków czystych metali, tlenków lub wodorków metali wstanie stałym przez spiekanie, nawęglanie proszków czystych metali, tlenków lub wodorków metali gazami zawierającymi węgiel,

wydzielanie z fazy gazowej, wytrącanie węglików ze stopionych metali, elektrolizę soli.

Węglikostale - Cermetale narzędziowe uzyskiwane metodami metalurgii proszków, w których objętościowy udział węglików wynosi ok. 50%, a osnowę wiążącą stanowią stale stopowe lub stopy utwardzane wydzieleniowo o strukturze martenzytycznej lub austenitycznej, są nazywane węglikostalami spiekanymi.

Cermetale - stanowią samodzielną grupę spiekanych materiałów narzędziowych. Komponentami współczesnych cermetali narzędziowych oprócz cząstek ceramicznych węglika tytanu TiC, azotku tytanu TiN węglikoazotku tytanu Ti(C,N) odpowiadających za twardość spieku są inne dodatki węglików i azotków często złożonych: (Ti,Ta)N, (Ti,Mo)C, (Ti,W)C, (Ti,Ta,W)C, (Ti,Ta,Mo,W,Nb)(C,N) oraz faza wiążąca składająca się najczęściej z kobaltu i niklu.

CBN – Regularny azotek boru (CBN) jest wysokowydajnym materiałem z masy polikrystalicznej, która podobnie jak PKD jest produkowana w procesie wykorzystującym wysoką temperaturę oraz wysokie ciśnienie. CBN, który twardością ustępuje tylko diamentowi, jest odpowiedni do obróbki materiałów, które nie mogą być obrabiane narzędziami z PKD lub z diamentu naturalnego. Główne zastosowanie znajduje on w obróbce metali żelaznych o twardości od 45 HRC, żeliw szarych, żeliw utwardzanych i superstopów na bazie kobaltu, niklu i żelaza.

PKD – polikrystaliczny syntetyczny diament, diament syntetyczny supertwardy materiał narzędziowy powstający przez poddanie grafitu działaniu bardzo wysokich temperatur i ciśnień. Również można do tego użyć płytki diamentu naturlanego i poddać go podobnej obróbce.

5. Kolejność przy spiekaniu do narzędzi spiekanych.(po 878)

-wytworzenie proszku metalu lub mieszaniny proszków różnych materiałów,

-przygotowanie proszku(3 procesy),

-wysuszenie
-przesianie
-mieszanie

-formowanie proszku na zimno,

-prasowanie na zimno,

-spiekanie,

-obróbka wykończająca(3procesy)

-wygładzenie ostrych krawędzi
-tępienie
-nakładanie warstw