Le caratteristiche che deve possedere un utensile sono:
• elevata durezza, mantenuta anche alle alte temperature;
• buona resilienza e tenacità;
• resistenza all’usura;
• basso coefficiente d’attrito;
• scarsa affinità col truciolo (tendenza a saldarsi, reagire
chimicamente, …);
• resistenza all’ossidazione
Di qui si è passati attraverso:
• acciai al carbonio
• acciai legati debolmente
• acciai legati fortemente: rapidi e superrapidi
•
•
•
•
•
super leghe: stelliti, …
carburi metallici sinterizzati: widia, …
ceramici
diamanti
nitruro cubico di boro
Durezza
ottenuta con
trattamenti
termici:
TEMPRA
Durezza
intrinseca,
senza
trattamenti
termici
ACCIAI DEBOLMENTE LEGATI
ACCIAI AL CARBONIO
ACCIAI RAPIDI
ACCIAI SUPERRAPIDI
SUPERLEGHE
CARBURI METALLICI SINTERIZZATI O METALLI DURI
sono ottenuti per fusione al forno elettrico o al crogiolo;
il tenore di carbonio è elevato: 0,7  1,5%. Hanno
durezza HRC=5065 punti che è ottenuta con un
trattamento termico di tempra ed un rinvenimento di
distensione fino a 200°C. La temperatura di lavoro non
deve superare i 200°C perché il tagliante rinvenendo (la
struttura da martensite diventa sorbite) si usura
rapidamente: la Vt deve essere pertanto limitata.
oltre al carbonio, circa 1%, contengono percentuali variabili, ma
minori del 5%, di elementi quali il cromo, il vanadio, il
wolframio, il molibdeno ed il manganese. Il compito di questi
elementi è di aumentare la durezza, la tenacità, la resistenza
all’usura e la temprabilità in modo da evitare eventuali
deformazioni dovute al processo di tempra. La durezza è ottenuta
mediante un trattamento termico di tempra seguito da un
rinvenimento di distensione effettuato a circa 200°C. Pertanto
anche qui risulta limitata la durezza a caldo.
contengono carbonio da 0,61,5%, wolframio da 14  18% e cromo
da 37%, con molibdeno, vanadio e cobalto. L’elemento
fondamentale è il wolframio (tungsteno) che formando carburi
complessi (WC) conferisce l’aumento di durezza a caldo: vengono
sopportate infatti temperature fino a 600°C ottenendo la possibilità
di adottare più elevate Vt. La durezza è ottenuta tramite tempra in
aria soffiata (sono detti acciai autotempranti).
contengono oltre alle elevate percentuali di wolframio (1723%) un
alto tenore di cobalto (10% circa) che impedisce la dissociazione a
caldo dei carburi wolframio. Conservano la durezza a temperature
superiori a quelle degli acciai rapidi potendo adottare quindi Vt più
elevate. I trattamenti termici sono identici. La tendenza attuale è
quella di rivestire gli utensili di acciaio rapido e superrapido allo
scopo di diminuire l’attrito tra truciolo e utensile e conseguentemente
aumentare la resistenza all’usura. (Si ricorda a tal proposito che il
coefficiente d’attrito oltre che dalla finitura superficiale, lubro refrigerazione,…. è tanto minore quanto maggiore è la differenza tra
la durezza dell’utensile e quella del materiale in lavorazione). I
materiali di rivestimento più usati attualmente sono:
nitruro di titanio (TiN);
carburo di titanio (TiC).
esse presentano una composizione media del tipo 2%C, 50%Co,
30%Cr, 15%W, 3%Fe. Sono leghe durissime e fragili per loro
natura: non necessitano quindi di trattamento termico. Sono
pertanto insensibili al rinvenimento e resistono alle elevate
temperature. Sul tipo della stellite sono la cedite, l’acrite,…. A
causa della loro eccessiva fragilità sono cadute in disuso: hanno
però aperto la strada agli odierni sinterizzati.
sono ottenuti per sinterizzazione, cioè con riscaldo ad alte
temperature di componenti ridotti in polvere ed agglomerati per
compressione. Gli elementi duri sono il WC o carburo di
wolframio, il TiC o carburo di titanio, il TaC o carburo di
tantalio,…. mentre l’elemento legante è il cobalto.
Vedi ciclo della metallurgia delle polveri