Materiali per Utensili

1. Materiali per Utensili Ideato e creato da: DHO & KOJANAJ & il prof. APOSTOLO

2. Generalità • 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

3. Di qui si è passati attraverso: Durezza ottenuta con trattamenti termici: TEMPRA • 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 intrinseca, senza trattamenti termici

4. Analisi dei singoli materiali ACCIAI DEBOLMENTE LEGATI ACCIAI RAPIDI ACCIAI AL CARBONIO ACCIAI SUPERRAPIDI SUPERLEGHE CARBURI METALLICI SINTERIZZATI O METALLI DURI

5. 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.

6. 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.

7. 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).

8. 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).

9. 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.

10. 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