5) Spiekanie narzędzi

- otrzymywanie węglików
- mielenie na mokro
- suszenie
- przesiewanie
- mieszanie składników z lepiszczem
- formowanie
- prasowanie
- spiekanie
- wygładzanie ostrych krawędzi
- tępienie
- nakładanie warstw

1) Wpływ pierwiastków stopowych na własności stali i jej hartowność

Dodatkami stopowymi są nazywane pierwiastki wprowadzane do stali celowo w ilości przekraczającej minimalne stężenie, przy którym nie stwierdza się wyraźnego wpływu pierwiastka na strukturę i własności stali.

Dodatki stopowe są wprowadzane do stali w celu:
- spowodowania określonych zmian strukturalnych
- zwiększenia własności wytrzymałościowych
- polepszenia niektórych własności chemicznych lub fizycznych
- zwiększenia hartowności
- polepszenie i ułatwienie obróbki cieplnej.

Takie pierwiastki jak Co, Mn, Ni, zwane austenitotwórczymi, w stopach żelaza powodują rozszerzenie obszaru występowania roztworu stałego γ

Pierwiastki nazywane ferrytotwórczymi, np. Cr, V, Al, Si, Ti, Mo, W, ograniczają w stopach żelaza obszar występowania roztworu stałego γ

Pierwiastki stopowe, oprócz kobaltu, przesuwając w prawo krzywą początku rozpadu austenitu, zmniejszają szybkość krytyczną przy hartowaniu, a tym samym zwiększają hartowność stali. Umożliwia to hartowanie na wskroś przedmiotów o większych przekrojach oraz wolniejsze chłodzenie przy hartowaniu np. w oleju, co zmniejsza naprężenia hartownicze.

Pierwiastki stopowe wpływają na przebieg przemian podczas odpuszczania stali po hartowaniu, głównie powodując przesunięcie do wyższych temperatur rozkład martenzytu i przemiany austenitu szczątkowego w porównaniu do przemian zachodzących w stalach węglowych: • stan przesycenia martenzytu może być zachowany do temperatury 500ºC, gdyż pierwiastki stopowe utrudniają dyfuzję węgla, • stopowy austenit szczątkowy może być trwały do 500ºC; dopiero zubożenie go w węgiel wywołuje przemianę martenzytyczną.

2)Stale szybkotnące są definiowane jako zawierające ≥0,6% C i 3÷6% Cr, oraz co najmniej dwa spośród dodatków stopowych, takich jak Mo, W lub V o łącznym stężeniu ≥7%

Stale szybkotnące są dostarczane w stanie zmiękczonym. Zapewnia to dobrą obrabialność mechaniczną stali. Narzędzia wykonane metodami obróbki skrawaniem poddaje się obróbce cieplnej polegającej na hartowaniu i wysokim odpuszczaniu. Ze względu na małą przewodność cieplną stali szybkotnących, stwarzającą niebezpieczeństwo pęknięć, w czasie hartowania jest stosowane stopniowe podgrzewanie narzędzi do temperatury austenityzowania w kąpielach solnych, z wygrzaniem w temperaturze ok. 550 i 850°C. Czas wygrzewania zależy od wielkości wsadu. W procesie obróbki cieplnej stali szybkotnących ważne jest zastosowanie prawidłowej temperatury austenityzowania, zwykle o ok. 50 ÷70°C niższej od temperatury solidusu danego gatunku stali. Tak wysoka temperatura austenityzowania stali umożliwia rozpuszczenie się węglików w osnowie austenitycznej.

4) CBN oraz PKD

Cermetale złożone są z drobnych cząstek krystalicznych, np. węglików lub azotków równomiernie rozmieszczonych w osnowie metali lub ich stopów stanowiących fazę wiążącą, o udziale masowym 5÷15%, wykazując gęstość prawie teoretyczną. Materiały te bywają również zaliczane w skład ceramiki inżynierskiej lub w skład materiałów kompozytowych. Cermetale są wytwarzane metodami metalurgii proszków (porównaj rozdz. 8.2) ze spiekaniem w wysokiej temperaturze, najczęściej niższej od temperatury topnienia każdego ze składników. Niektóre z tych materiałów mogą być poddawane obróbce cieplnej, podobnie jak stopy metali. Najbardziej typowymi przedstawicielami tej grupy materiałów inżynierskich są węgliki spiekane i cermetale narzędziowe.

Stale szybkotnące są definiowane jako zawierające ≥0,6% C i 3÷6% Cr, oraz co najmniej dwa spośród dodatków stopowych, takich jak Mo, W lub V o łącznym stężeniu ≥7%

Spiekane stale szybkotnące, w porównaniu z gatunkami konwencjonalnymi, charakteryzują się o wiele bardziej równomierną strukturą. W spiekanych stalach szybkotnących nie występuje segregacja węglików. W stalach tych nie występują duże węgliki, które w stalach konwencjonalnych pochodzą z rozbitych węglików dendrytycznych. Równomierna struktura ułatwia obróbkę cieplną spiekanych stali szybkotnących i zapewnia znaczną izotropowość tych stali w stanie obrobionym cieplnie.

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. W produkowanych gatunkach osnowa węglikostali spiekanych odpowiada swym składem chemicznym stalom konstrukcyjnym nisko- i średniostopowym do ulepszania cieplnego, stalom lub stopom austenitycznym odpornym na korozję, a także stalom martenzytycznym utwardzanym wydzieleniowo typu „maraging“. 902

Materiałami tradycyjnie wytwarzanymi metodami metalurgii proszków i powszechnie stosowanymi są spiekane węgliki metali. Węgliki spiekane są materiałami składającymi 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 . Ponadto mogą być produkowane węgliki spiekane, w których metalem wiążącym jest nikiel, molibden oraz żelazo lub ich stopy z kobaltem. 906

Ceramika biała- Podstawowym składnikiem tego materiału jest chemicznie i cieplnie stabilny tlenek aluminium -Al2O3 (korund), do którego w celu ograniczenia rozrostu ziarna dodaje się w śladowych udziałach inne tlenki, np. MgO, TiO.
dużą twardością w temperaturze pokojowej (ok.2100HV) i podwyższonej, dużą odpornością na zużycie ścierne, dużą odpornością na zużycie chemiczne. Ale również: dużą kruchością i małą wytrzymałością (głównie na zginanie) oraz małą odpornością na szoki termiczne ! (mała przewodność cieplna)

Ceramika czarna - przez udział w strukturze ceramiki Al2O3 dodatków TiC oraz/lubTiN (30-40%) otrzymuje się tzw. ceramikę mieszaną o kolorze czarnym, uzyskanym dzięki węglikowi tytanu.
Dyspersyjne umocnienie ceramiki tlenkowej poprzez dodatki TiC i TiN ma na celu przede wszystkim zwiększenie ciągliwości tego materiału. Jednocześnie dzięki dużej twardości domieszek TiC i TiN następuje wzrost twardości ceramiki mieszanej o około 10% w porównaniu z twardością ceramiki tlenkowej. 
Cząstki TiC i TiN powodują umocnienie dyspersyjne, - równomiernie rozmieszczone w osnowie wpływają na zablokowanie ruchu dyslokacji. Ziarna TiC TiN zatrzymują pęknięcia inicjowane w osnowie.

Ceramika szara - to Si3N4+Al2O3 Węgliki spiekane coraz częściej są zastępowane przez spiekany azotek krzemu Si3N4 o barwie szarej. Azotek ten może być także stosowany zdodatkiem Y2O3 lub w osnowie zawierającej 92% Si3N4, 6% Y2O3 i2% Al2O3 mogą być rozmieszczone w30% dyspersyjne cząstki TiC. Spiekany azotek krzemu może być stosowany do toczenia i frezowania żeliwa szarego, sferoidalnego i stopowego, stopów na osnowie niklu w silnie przerywanych procesach technologicznych. Zastosowanie tego materiału umożliwia zarówno przy toczeniu, jak i frezowaniu bardzo znaczne skrócenie głównego czasu skrawania przy prędkościach większych od 1000 m/min, niemożliwych do uzyskania przy obróbce płytkami z węglików spiekanych lub materiałów tlenkowych czy tlenkowo–węglikowych. Trwałość spiekanego azotku krzemu, ewentualnie z dodatkiem tlenku itru, a także węglika tytanu, jest większa od innych materiałów ceramicznych (rys. 8.93). Ważnymi cechami azotku krzemu są duża przewodność cieplna i bardzo mała rozszerzalność cieplna. Umożliwia to podczas skrawania chłodzenie cieczą narzędzi z tego tworzywa, co jest niemożliwe przy zastosowaniu węglików spiekanych lub tlenkowych materiałów ceramicznych

4) Obróbka cieplna jest dziedziną technologii obejmującą zespół zabiegów wywołujących polepszenie własności mechanicznych i fizyczno–chemicznych metali i stopów, powodowane zmianami struktury w stanie stałym w wyniku zmian temperatury, czasu oraz działania ośrodka.

Obróbka cieplna składa się z

1. wyżażania ( z przemianą alotropową lub bez niej)

2. hartowania (martenzytyczne, bainityczne, powierzchniowe, objętościowe

3. odpuszczania (niskie do 200,średnie od 200 do 500, wysokie od 500 do 727)

4. przesycanie, starzenie

hartowanie + wysokie odpuszczanie = ulepszanie cieplne
hartowanie + niskie odpuszczanie = utwardzanie cieplne
przesycanie + starzenie = utwardzanie wydzieleniowe

Zabiegi obróbki cieplnej

- nagrzewanie
- wygrzewanie
- chłodzenie

Nagrzewanie jest ciągłym lub stopniowym podwyższaniem temperatury elementu obrabianego cieplnie. Wygrzewanie polega na wytrzymaniu elementu obrabianego cieplnie w docelowej lub po- średniej temperaturze. Chłodzenie to ciągłe lub stopniowe obniżanie temperatury elementu. Chłodzenie z małą szybkością jest nazywane studzeniem, natomiast z szybkością dużą – oziębianiem. Wytrzymanie elementu obrabianego cieplnie w pośredniej lub docelowej temperaturze podczas chłodzenia jest nazywane wychładzaniem

W czasie chłodzenia austenitu, w zależności od szybkości chłodzenia i temperatury przechłodzenia, mogą zachodzić przemiany: -
- martenzytyczna,
- bainityczna,
- perlityczna

Przemiana bainityczna łączy w sobie cechy przemiany bezdyfuzyjnej i dyfuzyjnego przemieszczania węgla. Zachodzi przy przechłodzeniu stali do temperatury w zakresie ok. 450÷200°C. W wyniku przemiany powstaje bainit, będący mieszaniną ferrytu przesyconego węglem i dyspersyjnych węglików

Przemiana martenzytyczna jest przemianą bezdyfuzyjną i zachodzi przy dużym przechłodzeniu austenitu do temperatury Ms, początku tej przemiany, w przypadku dużej liczby stali mniejszej nawet od ok. 200°C, przy chłodzeniu z szybkością większą od krytycznej υk. W wyniku tej przemiany powstaje martenzyt, czyli przesycony roztwór węgla w żelazie α

Przemiana perlityczna zachodzi po ochłodzeniu austenitu nieznacznie poniżej temperatury Ar1. W jej wyniku z austenitu powstaje mieszanina eutektoidalna zło- żona z płytek ferrytu i cementytu zwana perlitem. Siłą pędną przemiany perlitycznej jest różnica energii swobodnej austenitu i mieszaniny ferrytu i cementytu.