1. Materiały narzędziowe:

1. Stale narzędziowe

W grupie stali narzędziowych, można wyróżnić następujące podgrupy:

- stale narzędziowe węglowe, w których można wyróżnić stale płytkohartujące się (N7E do N13 E ) oraz głęboko hartujące się (N5 do N13). Stale narzędziowe węglowe w temperaturach skrawania przekraczających około 200*C, szybko tracą twardość, a co za tym idzie właściwości skrawania. Ze względu na odkształcalność stali w procesie obróbki cieplnej, nie można wykonywać ze stali węglowych narzędzi o zbyt małych średnicach, o zbyt dużych wymiarach i skomplikowanym kształcie ostrzy. Znajdują one zastosowanie do wyrobów przeznaczonych do obróbki ręcznej (pilniki, gwintowniki, brzeszczoty, rozwiertaki) materiałów o dobrej skrawalności małymi prędkościami skrawania.

- stale narzędziowe stopowe, gdzie można wyróżnić stale do pracy na zimno oraz na gorąco, a także stale szybkotnące, będące niejako osobną grupą. Stale do pracy na zimno stosuje się do obróbki materiałów, które nie powinny być nagrzewane. Stale do pracy na gorąco stosuje się na narzędzia przeznaczone do obróbki plastycznej metali nagrzanych do temperatury plastyczności. Nie używa się ich do wyrobu narzędzi skrawających. Stale szybkotnące zachowują twardość i zdolność skrawania przy temperaturach do 650*C. Ich zaletą jest bardzo duża odporność na zginanie. Właściwości tych stali można dodatkowo polepszyć poprzez stosowanie specjalnych zabiegów obróbki cieplno-chemicznej.

1. Węgliki spiekane

Węgliki spiekane odznaczają się zdecydowanie lepszymi właściwościami niż stale narzędziowe. Charakteryzują się one twardością zbliżoną do twardości diamentu oraz dużą odpornością na ścieranie. Zachowują one swoją twardość i odporność na ścieranie w temperaturach 700-1000*C, co umożliwia ich stosowanie – najczęściej w postaci płytek – na części robocze narzędzi pracujących z bardzo dużymi prędkościami skrawania oraz uzyskanie powierzchni obrobionej o bardzo małej chropowatości powierzchni i dużej dokładności. Ich wadą jest jednak ich kruchość.

1. Węgliki spiekane pokrywane

Rolą powłok ceramicznych z materiałów takich jak TiC, TiN, TiCN, TiAlN, TiAlCN, Al2O3, ZrN, HfN jest umocnienie krawędzi skrawających, zwiększenie twardości materiału, stworzenie bariery chemicznej chroniącej przed utlenieniem, zmniejszenie tarcia oraz izolacja termiczna. Węgliki spiekane pokrywane cechują się znacznie większą skrawalnością, nawet niż węgliki niepokrywane.

1. Cermetale

Cermetale w porównianiu z węglikami spiekanymi wykazują większą wytrzymałość na zginanie, mniejszą przewodność cieplną i są nieco twardsze. Mają lepsze właściwości skrawne wynikające zarówno z większej odporności na zużycie ścierne i adhezyjne oraz na utlenienie w wysokich temperaturach, jak i mniejszej skłonności do mikrowykruszeń krawędzi skrawającej, co sprzyja małej chropowatości powierzchni obrobionej. Do wad cermetali należy mała odporność na szoki cieplne, co ogranicza ich stosowanie w warunkach wymaganej wysokiej niezawodności.

1. Spieki ceramiczne

Ceramikę narzędziową stanowią bardzo zróżnicowane materiały narzędziowe. Można je podzielić na trzy grupy: ceramikę tlenkową, ceramikę tlenkowo-węglikową oraz ceramikę azotkową. Wśród najważniejszych cech materiałów ceramicznych należy wymienić duża twardość i odporność na ścieranie, małą przewodność elektryczną i cieplną, duża wytrzymałość w bardzo wysokich temperaturach, bardzo dużą odporność chemiczną. Ich wadami są jednak: duża kruchość, mała odporność na zmienne obciążenia mechaniczne i na gwałtowne zmiany temperatury.

1. Materiały supertwarde

Diament – czysty węgiel w postaci krystalicznej, jest najtwardszym ze wszystkich znanych materiałów i przy tym bardzo odporny na ścieranie. W temperaturze 800*C przemienia się w grafit, oczywiście tracąc swoje poprzednie cechy. Do tego diament charakteryzuje się dużą ostrością i trwałością krawędzi skrawających oraz bardzo dużą przewodnością cieplną.

Regularny azotek boru – jest to materiał syntetyczny. Pod względem twardości ustępuje nieco diamentowi, lecz jest znacznie twardszy od materiałów ceramicznych. Ma małą rozszerzalność i dużą przewodność cieplną, jest odporny na ścieranie, adhezję i dyfuzję. Właściwości te zachowuje w temperaturach do ok. 100*C również w kontakcie ze stopami żelaza, niklu i kobaltu.

2. Porównianie zastosowań danych materiałów narzędziowych

Materiał narzędziowy	Rodzaj obróbki	Zakres stosowania
Stale szybkotnące	Obróbka zgrubna, kształtująca, Wykończeniowa	stale, stale żaroodporne, stale nierdzewne
Stale szybkotnące pokryte TiN		Stale, stale nierdzewne
Węgliki spiekane konwencjonalne		stale, tytan, stopy żaroodporne, stale nierdzewne
Węgliki spiekane pokryte TiC i TiN		stale, stale stopowe na bazie Ni, stale nierdzewne
Cermetale		stale, stale nierdzewne
Węgliki spiekane pokryte fazami ceramicznymi		stale, stale nierdzewne
Pokryte węgliki Spiekane (TiC+Al2O3+TiN)		stale, stopy żaroodporne, stale nierdzewne
CBN		stale, stale zahartowane powyżej 40HRC, żeliwa szare perlityczne powyżej 30 HRC
Ceramika narzędziowa		stale, spieki metali
Ceramika Narzędziowa umocniona whiskerami		stopy żaroodporne, stale hartowane, staliwa
Ceramika azotkowa		żeliwa szare, żeliwa ciągliwe
PCD		aluminium, stopy Al. o dużej zawartości Si, stopy metali nieżelaznych, niemetale

3. Podstawowe orientacyjne właściwości fizyczne materiałów narzędziowych

Rodzaj materiału	Gęstość	Twardość lub mikrotwardość	Odporność na kruche pękanie	Wytrzymałość na zginanie	Odporność na temperaturę
	ρ [g/cm^3]	HRC lub HV30	Klc [Mpa*m^1/2]	Rg [MPa]	Θmax [°C]
Stale szybkotnące	7,9-8,75	<69	-	<4000	<680
Węgliki spiekane	10,6-15,1	1290-1730	6,9-12,7	4450-5700	8000-10000
Cermetale	6,1-7,0	1450-1650	7,2-10	4600-5000	-
Ceramika tlenkowa	3,6-4,2	1730-1750	4,5-5,1	4700-5000	<2000
Ceramika mieszana	4,1-4,7	1730-1930	4,2-4,5	4800	<1400
Ceramika azotkowa	3,2-3,3	1750	7,0	3500-5500	<1200
Sialony	3,25	1800	7,7	<3500	-
CBN	3,45	5000	-	<6500	<1500
PCD	3,48-3,56	8000-10000	-	<2000	<800

4. Wykres zależności twardości od temperatury materiałów narzędziowych.