Твёрдые сплавы и покрытия: как разобраться в марке
Марка на коробке с пластиной обозначает связку основы и покрытия. Обозначение ISO указывает только область применения, поэтому разбираться приходится в двух вещах: из чего сделана основа и как она защищена.
Основа: твёрдый сплав
Твёрдый сплав состоит из карбида вольфрама и кобальта. Карбид вольфрама даёт твёрдость, кобальт — связку и прочность. Добавки кубических карбидов (TaC, TiC, NbC) повышают горячую твёрдость, стойкость к деформации и химическому износу. Больше кобальта означает прочнее, но менее износостойко. Это та же логика, что у индекса P10 и P30.
Другие режущие материалы
| Материал | Где применяют |
|---|---|
| Быстрорежущая сталь | Свёрла, метчики, фрезы, где нужна прочность кромки при невысокой скорости |
| Твёрдый сплав без покрытия | Алюминий, острые кромки |
| Твёрдый сплав с покрытием | Большинство операций по сталям, чугуну, нержавеющим сталям |
| Кермет | Чистовое точение сталей |
| Керамика | Чугун и жаропрочные сплавы на высоких скоростях, закалённые стали |
| CBN (кубический нитрид бора) | Закалённые стали, группа H |
| PCD (поликристаллический алмаз) | Алюминий и цветные сплавы, композиты; не для стали |
CVD и PVD
| CVD | PVD | |
|---|---|---|
| Температура нанесения | 900–1100 °C | 400–600 °C |
| Толщина слоя | 5–20 мкм | 2–6 мкм |
| Напряжения в слое | Растяжение | Сжатие |
| Основа | Только твёрдый сплав | Твёрдый сплав и быстрорежущая сталь |
| Устойчивость к ударам | Ниже | Выше |
| Износ лунки при быстром точении стали | Лучше | Хуже |
| Острота кромки | Кромка притуплена сильнее | Кромка острее |
Из-за этого инструмент для непрерывного точения стали часто идёт с CVD, а для фрезерования, сверления и нарезания резьбы — с PVD.
Что за слои в покрытии
| Покрытие | Твёрдость и термостойкость | Где работает |
|---|---|---|
| TiN | Около 2300 HV, до примерно 500 °C | Историческое PVD; золотистый цвет также бывает индикатором износа на верхнем слое CVD |
| TiCN (MT-CVD) | Основной твёрдый слой CVD | Токарные пластины для стали |
| Al₂O₃ | Химический барьер в CVD | Защита от лунки при быстром точении стали |
| TiAlN | 3000–3300 HV, до примерно 800 °C | Основное PVD для стали, нержавеющей стали и чугуна |
| AlCrN | До примерно 1100 °C | Титан, нержавеющие стали, никелевые сплавы |
| DLC | Низкое трение, до примерно 300 °C | Алюминий, особенно с кремнием, композиты; не для стали |
Типичная схема CVD для стали: адгезионный слой TiN, твёрдый TiCN, барьер Al₂O₃ и внешний индикаторный TiN.
Как выбрать покрытие в три шага
- Основа определяет процесс. Быстрорежущая сталь — только PVD. Твёрдый сплав — PVD или CVD.
- Операция определяет тип. Непрерывное точение допускает CVD. Прерывистое резание, фрезерование, сверление и нарезание резьбы требуют PVD.
- Температура определяет состав. Титан, нержавеющие и жаропрочные сплавы — AlCrN или TiAlN с высоким содержанием алюминия. Сталь и чугун — TiAlN. Алюминий и композиты — DLC или PCD.
Если покрытие не подходит, это заметно по пластине: CVD при фрезеровании может отслаиваться и выкрашиваться, см. износ пластин.
Как читать код марки
Код марки — собственный знак производителя, и у каждого бренда своя логика. Поэтому сравнивайте марки по таблице применения, а не по совпадению букв. Для аналогов нужен каталог: совпадение только по ISO-группе не означает, что марки ведут себя одинаково.
В каталоге: токарные пластины, фрезерные пластины, монолитные фрезы и заготовки из твёрдого сплава.
Частые вопросы
Чем CVD отличается от PVD?
CVD наносят при 900–1100 °C, это более толстый слой с остаточным растяжением, он лучше работает при непрерывном точении стали. PVD наносят при 400–600 °C, слой тоньше и с остаточным сжатием, поэтому он устойчив к ударам при фрезеровании, сверлении и нарезании резьбы.
Можно ли нанести CVD на быстрорежущую сталь?
Нет. Температура нанесения намного выше температуры отпуска быстрорежущей стали, инструмент потеряет твёрдость. Быстрорежущий инструмент покрывают только PVD.
Подходит ли покрытие TiAlN для алюминия?
Обычно нет, из-за риска налипания. Для алюминия применяют острые пластины без покрытия, полированные, DLC или PCD.
Одинаковы ли марки у разных производителей?
Нет. Обозначение ISO вроде P25 задаёт только область применения, а не состав. Коды марок производитель задаёт сам, сравнивать их можно только по каталогам с данными по применению.
Источники
- ISO 513:2012
- База знаний Metalworking Knowledge: PVD and CVD Coatings (Bouzakis, Inspektor & Salvador, Sandvik Coromant, Seco Tools)
- Yih Troun Enterprise, каталог 2026.10, раздел Insert Grades