고속도강(high speed steel)

 라. 소결 초경합금(sintered hard metal)

 소결 초경합금은 W, Ti, Mo, Zr 등의 경질합금 탄화물 분말을 Co, Ni을 결합제로 하여, 1400℃ 이상의 고온으로 가열하면서 프레스로 소결 성형한 절삭공구이다.

1932년 독일의 크루프(krupp) 사가  "다이아몬드만큼 강하다"라는 의미에서 비디아(widia)로 명명하여 판매를 시작했다.

미국에서는 카볼로이(Carboloy), 영국에서는 미디아(Midia), 일본에서는 당가로이(Tungaloy), 우리나라에서는 초경합금이라는 상품명으로 생산 판매를 하였다.

 초경합금은 고온이나 고속절삭에서도 경도를 유지하여, 절삭공구로서 우수한 성능을 나타내는 특징이 있다.

 그러나 취성이 커서 진도이나 충격에 약하므로 주의하여 사용하여야 한다.

 현재는 WC -Co계, WC -TiC - Co계, WC - TaC - Co계가 주로 사용된다.

 초경합금은 탄소강의 섕크(shank)에 경납땜을 하거나 홀더(holder)에 클램핑 하여 사용하며, 열팽창계수가 강과 상이하여 용접할 때, 가열과 냉각으로 인한 열, 절삭열로 인한 파손이나, 연삭 할 때 국부적인 가열로 인한 미세한 균열 등이 절삭공구 수명에 많은 영향을 미치므로 주의하여야 한다.

 

 마. 주조 경질합금(cast alloyed hard metal)

 주조합금의 대표적인 것으로는 스텔라이트(stellite)가 있으며, 주성분은 W, Cr, Co, Fe이며 주조합금이다.

 스텔라이트는 상온에서 고속도강보다 경도가 낮으나 고온에서는 오히려, 경도가 높아지기 때문에 고속도강보다 고속절삭용으로 사용된다.

 850℃ 까지 경도와 인성이 유지되면서, 단조나 열처리가 되지 않는 특징이 있다. 절삭 공구 재질의 발달로 인하여 최근에는 사용하지 않는다.

 

 바. 세라믹(ceramic)

 산화알루미늄 분말을 주성분으로 마그네슘(Mg), 규소(Si) 등의 산화물과 소량의 다른 원소를 첨가하여 소결 한 절삭공구이다. 고온에서 경도가 높고, 내마모성이 좋아 초경합금보다 빠른 절삭속도로 절삭이 가능하며, 백색, 분홍색, 회색, 흑색 등의 색이 있으며, 초경합금보다 매우 가볍다.

 세라믹 공구의 결점으로는 초경합금보다 인성이 적고 취성(brittleness)이 커서 충격(impact)이나 진동(vibration)에 매우 약하다. 세라믹은 용접이 곤란하므로 고정용 홀더를 사용하며, 고정용 홀더는 인장력과 굽힘 모멘트가 작용하고, 세라믹에는 압축력과 내마모성이 작용하도록 설계하는 것이 효율적이다.

 세라믹은 고속 다듬질에서는 우수한 성능을 나타내지만, 중 절삭에는 적합하지 않다.

 

 사. 서멧(cermet)

 서멧은 세라믹(ceramic)과 메탈(metal)의 복합어로 세라믹의 취성을 보완하기 위하여 개발된 내화물과 금속 복합체의 총칭이다. 서멧은 고속절삭에서 저속절삭까지 사용범위가 넓고 크레이터 마모, 플랭크 마모 등이 적고 구성인선이 거의 발생하지 않아 공구수명이 길다.

 그러나 중절삭에서는 적합하지 않다.

 

 아. 다이아몬드(diamond)

 다이아몬드는 현재 알려져 있는 절삭공구 중에서 가장 경도가 크고 내마모성이 크며, 절삭속도가 빠르고 절삭가공이 능률적인 우수한 공구재료이다.

 다잉아몬드로는 경질고무, 베크라이트(bakelite), Al, Al합금, 황동 등의 절삭에 대단히 능률이 좋다. 특히 초정밀 완성가공 및 연삭숫돌의 보정, 유리가공에도 사용된다.

그러나 다이아몬드는 취성이 커서 잘 깨지고 값이 고가이며, 가공이 어려운 결점도 있다.

 

 다이아몬드의 일반적인 성질은 다음과 같다.

 ① 경도가 크다.

 ② 열팽창이 적다.

 ③ 열전도율이 크다.

 ④ 공기 중에서 815℃ 로 가열하면 CO2가 된다.

 ⑤ 금속에 대한 마찰계수 및 마모율이 적다.

 ⑥ 장시간 고속으로 절삭이 가능하다.

 ⑦ 정밀하고, 표면 거칠기가 우수한 면을 얻을 수 있다.(무지개면 가공)

 ⑧ 날 끝이 손상되면 재가공이 어렵다.