• +7(495)1055919
Добро пожаловать на наш сайт !

Материалы для производства режущих инструментов

Режущие инструменты чаще всего производят в виде сборных или составных изделий, у которых часть изготовлена из конструкционной стали (корпус) и из режущего материала, который является инструментальным материалом (рабочая часть). Для оптимального подбора режущего инструмента по его характеристикам для наилучшей производительности необходимо обращать внимание на показатели твёрдости, прочности, износостойкости, красностойкости и жаростойкости, ударной вязкости, термодинамической и циклической прочности, теплоёмкости, теплопроводности, малое сродство с обрабатываемым материалом. Рабочая часть режущего инструмента не должна содержать редких и дорогостоящих материалов и легко обрабатываться.
 
В настоящее время наука находится на таком уровне развития, при котором ещё нет материала для режущего инструмента, который бы идеально подходил для работы с любыми материалами и отвечал бы всем вышеперечисленным требованиям. Но не всё так плохо, инструментальные материалы уже достаточно хорошо изучены и сгруппированы по назначению и характеристикам, среди которых можно выделить:

  • синтезированные твердые минералы - кубический нитрид бора;
  • естественные твёрдые минералы - рубин, сапфир, алмаз;
  • минералокерамические составы;
  • твёрдые сплавы;
  • дисперсионно-твердеющие инструментальные сплавы;
  • быстрорежущие стали;
  • легированная сталь; 
  • углеродистая сталь.

Инструментальные стали и сплавы

Углеродистая режущая сталь. Первым материалом для производства режущего инструмента применяли углеродистую режущую сталь, это материал известен уже давно, хорошо изучен и представляет собой следующие марки стали: У9А, У10А, У12А и У13А, число в которых указывает на десятые доли % углерода в его составе. Материал закаливается до показателя твёрдости 61 - 63 HRC. Механическая прочность режущего инструмента из этого материала достаточно высока, но этот материал имеет минимальный ресурс работы из всех известных инструментальных сталей и сплавов в связи с его низкой теплостойкостью и износостойкостью.
 
Низколегированные инструментальные стали - это углеродистая инструментальная сталь с невысоким содержанием (до 1%) легирующих добавок, таких как: ванадий, кремний, вольфрам, марганец, хром. Данный режущий материал имеет соответствующую маркировку, например: Х6ВФ, 95ХГСВФ, 9ХС, ХВГ. Указанные марки являются также самыми широкоприменяемыми из этой группы и закалены до твёрдости в 65 HRC. Повышенная износостойкость, по сравнению с обычными углеродистыми сталями, и столь же низкая теплостойкость в 250-350 °С - не позволяет обрабатывать твёрдые материалы и сплавы. Данные характеристики позволяют производить стандартные ручные и машинные инструменты для не отвественных и невысокоточных работ, для обработки материалов на низкой скорости и малых нагрузках. Преимуществом является низкая стоимость изготовления режущего материала из углеродистых и низколегированных углеродистых сталей.
 
Сверло по металлу из быстрорежущей стали Р18
Сверло по металлу из быстрорежущей стали Р18
Высоколегированная инструментальная сталь - изготовленная на основе высокоуглеродистой быстрорежущая сталь с содержанием углерода (С) 0,7-1,4% со значительным содержанием карбидов (карбид хрома, карбид молибдена, карбид ванадия, карбид вольфрама) - это значительно повышает теплостойкость материала (до 670 °С), повышает прочность инструмента и износостойкость. Эти характеристики позволяют увеличить скорость обработки в 2-4 раза по сравнению с предыдущими материалами в этой группе (УС и НЛИС). Ниже мы приводим сгруппированный список высоколегированных инструментальных сталей в хронологическом порядке появившихся в инструментальной промышленности с описанием их характеристик:
 
  • Р9 и Р18 - марки быстрорежущей инструментальной стали, которые впервые появились в производстве. Химический состав быстрорежущей стали Р9 - 0,8% углерода, 4% хрома, 9% вольфрама, 2% ванадия. Химический состав быстрорежущей стали Р18 - 0,8% углерода, 4% хрома, 18% вольфрама, 1% ванадия. Обладают одинаково высокой теплостойкостью. Повышенная в 2 раза износостойкость быстрорежущей стали Р18 по сравнению с Р9 из-за более высокого содержания свободных карбидов (примерно в 3 раза). Р18 значительно лучше шлифуется, чем Р9, и меньше "прижигается"*. В виду всех этих преимуществ и положительных качеств уже давно принято считать быстрорежущую сталь Р18 эталоном, в сравнении с которой оценивают другие марки режущего материала этой группы.
  • В попытках сократить расход дорогостоящего вольфрама и повысить режущие свойства режущего инструмента учёные и инженеры отечественных НИИ разработали множество марок молибденовых режущих сталей: Р9М4, Р6М5, Р6М3; кобальтовых режущих сталей: Р9К10, Р9К5; ванадиевых режущих сталей: Р18Ф2, Р14Ф4, Р12Ф3, Р9Ф5; и быстрорежущих сталей с комбинацией легирующих добавок: Р18Ф2К5, Р12Ф2М3К8, Р12Ф4К5, Р6М5К5. Эти марки быстрорежущих сталей, всего их более 40 видов, подразделяются по производительности и теплостойкости на группы: нормальная, повышенная и высокая:
    • Режущая сталь с нормальной теплостойкостью - это инструментальная сталь с содержанием вольфрама Р9, Р12 и Р18, а также современные их аналоги - Р6М5 (импортный аналог - HSS), Р6М3.
    • Режущая сталь с повышенной теплостойкостью - это инструментальная сталь с содержанием 2% молибдена, от 2% до 4% вольфрама с 6% - 8% ванадия или 9% - 10% вольфрама с 4% - 5% ванадия. В эту группу также включены стали с легирующими добавками в виде 5% кобальта, 3,5% - 4% ванадия и ≤ 12% вольфрама. А также стали с 6% - 8% кобальта, 1,5% - 2% ванадия и ≤ 10% вольфрама.
    • Режущая сталь с высокой теплостойкостью - это высоколегированная углеродистая сталь, содержащит ≥ 12% кобальта, ≤ 18% вольфрама и ≤ 3,5% ванадия. В некоторых марках долю вольфрама уменьшают ≤ 14%, путём введения дополнительного количества молибдена.
  • Все инструменты для работы на станках в основном изготавливают из быстрорежущих сталей. Технологи и руководители металлообрабатывающих организаций обязаны разбираться в марках быстрорежущей стали, их характеристиках и свойствах легирующих добавок, поскольку эти данные позволят им обоснованно подойти к выбору марки быстрорежущей стали, которая будет оптимальной для конкретных условий работы и обрабатываемого материала. Этот выбор можно сделать только на основании технологических и эксплуатационных свойствах, обусловленных легирующими добавками входящими в состав быстрорежущих сталей.
    • Влияние легирующих добавок кобальта, ванадия, молибдена и вольфрама на свойства быстрорежущей стали

    • ВольфрамВольфрам - является легирующей добавкой и придаёт быстрорежущей стали теплостойкость, повышает износостойкость и значительно повышает твёрдость. Принимаемая за эталон быстрорежущая сталь Р18 с содержанием 18% вольфрама в свободной форме отлично закаливается и шлифуется. Высокая теплостойкость (≤620°С) по отношению углеродистым и низколегированным углеродистым сталям обусловлена высоким содержанием вольфрама. Вольфрам незначительно снижает прочность и теплопроводность. Сталь Р18 менее пластична, чем Р9 и Р12. Высокая карбидная неоднородность (карбидные ликвации у неё несколько больше), поэтому она менее пластична, чем те же Р9 и Р12 и сложнее обрабатывается под давлением в нагретом состоянии.
    • МолибденМолибден - легирующая добавка для быстрорежущей стали с более выраженными характеристиками, чем у вольфрама. Содержание молибдена в стали снижают в 1,5 раза в сравнении с вольфрамом, сохраняя при этом тот же уровень теплостойкости. Сталь с содержанием молибдена в горячем состоянии более пластична, чем с вольфрамом, её легче обрабатывать на прессовом и кузнечном оборудовании. Кроме этого, молибден значительно повышает теплопроводность (отвод тепла из рабочей зоны). Повышенная прочность в сталях с содержанием молибдена ≤5%. Карбидная неоднородность в сталях с молибденом меньше, увеличивается интервал температур закалки. Минусом является обезуглероживание при нагревании перед закаливанием.
    • ВанадийВанадий - легирующая добавка для быстрорежущей стали, наделяющая её повышенной твёрдостью (≤ 67 HRC), повышает теплостойкость (≤ 635 °С). Несколько отрицательно воздействует на такие показатели как хрупкость, прочность и теплопроводность. Ванадий в стали ухудшает шлифуемость из склонности этих сталей к прижогам*, которая зависит от концентрации карбидов ванадия, поскольку они имеют малую теплопроводность и твёрже основного состава стали, чем больше ванадия - тем хуже в этом смысле.
    • КобальтКобальт - как легирующая добавка в быстрорежущей стали образует в её составе мелкодисперсные интерметаллиды, а не карбиды как с хромом, молибденом, ванадием и вольфрамом, что увеличивает теплостойкость до 670 °С и твёрдость до 65 HRC. Кобальт значительно повышает теплопроводность, превосходя по этому показателю молибден. Быстрорежущая сталь с кобальтом, например Р6М5К5 (импортный аналог - HSS-Co), шлифуется лучше, чем ванадиевые стали. Несмотря на эти положительные характеристики, кобальт снижает прочность и повышает хрупкость, высокая карбидно-интерметаллидная неоднородность. Кроме того, кобальтовые свёрла дороже свёрл Р18 практически на 100%.  
  • Применение режущего инструмента из сталей с повышенной и высокой теплостойкостью рационально только при работе на повышенных скоростях и обработке труднообрабатываемых материалов, посколько только в этом случае можно получить преимущество за счет более быстрой скорости обработки (в 3-4 раза более быстро), чем инструментами из быстрорежущих сталей нормальной теплостойкости. Стали нормальной теплостойкости имеют ряд преимуществ - низкая цена, более высокая прочность, легче обрабатываются. Очень важно учитывать профессионализм и оснащение производственной площадки всем необходимым инструментом для выполнения работ и заточки. В случае, если нарушаются рекомендации по закалке, отпуску, заточке и шлифования, то преимущества таких сталей не будут реализованы, кроме того инструмент будет испорчен (характеристики инструмента станут хуже, чем у инструмента из режущей стали с нормальной теплопроводностью) и возрастут расходы.
  • Дополнительно режущие свойства стали могут быть повышены добавлением в их состав азота в количестве 0,06% - 0,09%. Маркируется она очень просто, ставится буква А, например: Р6М5 - Р6АМ5 (АР6М5), АР18, АР12. Введение в состав быстрорежущей стали азота повышает на 1-2 HRC твёрдость и увеличивает режущие свойства на 20% - 30%.
  • Применение технологии порошковой металлургии в производстве режущих инструментов существенно увеличивает свойства быстрорежущих сталей. Процесс заключается в прессовании из порошка, прокатом и в конце процесса - ковка заготовки (упрочнение и придание формы). Данная технология позволяет получить режущую сталь более однородную по своей структуре, уменьшить деформацию при термобработке и улучшить износостойкость инструмента до 2-х раз.
  • Поскольку вольфрам имеет ограниченные запасы на Земле и при этом процесс получения вольфрама достаточно дорогостоящий, то в мире, как впрочем и в нашей стране, начали разрабатывать безвольфрамовые марки режущей стали, такие как: ЭК-42, ЭК-41, 11М5Ф и тд. Эти марки режущей стали по своим характеристикам аналогичны марке Р6М5.
  • Относительно недавно появились безуглеродные высоколегиронанные сплавы (дисперсионно-твердеющие ДТС) с содержанием углерода до 0,06%, например: В16М4К16Х4Н2, ЗВ20К20Х4, Р10М5К25,  Р18М7К25,  Р18МЗК25. Дисперсионное твердение данных сплавов во время закалки и отпуска приводит к повышению твёрдости до 69 HRC и теплостойкости ≤ 720 °С. Имеющие высокую прочность  ≤2000 Н/мм2 режущие инструменты, изготовленные из этого материала, используются для работы с труднообрабатываемыми материалами, при это скорость резания возрастает в 1,5-2 раза в сравнении с быстрорежущей сталью Р18. Экономически нецелесообразно инструментами изготовленными из ДТС обрабатывать углеродистые и умеренно легированные конструкционные материалы, поскольку они имеют высокую стоимость и при обработке обычных материалов их свойства проявляются на уровне Р18Ф2 и Р9К5, не более.

Металлокерамические твёрдые сплавы

Получаемые сплавы при помощи прессования и спекания при температуре 1500°С-2000°С порошка различных тугоплавких карбидов (тантала, титана, вольфрама) и свободного тугоплавкого кобальта имеют название - металлокерамические твёрдые сплавы, в которой в качестве связующего вещества выступает кобальт, а режущая часть - карбиды и их смеси.
 
Пластина из титановольфрамокобальтого твёрдого сплаваСуществуют три группы металлокерамических твёрдых сплавов для режущего инструмента на основе карбидов и кобальта:
  • Однокарбидные (Вольфрамокобальтовые), которые обозначаются первой буквой основных рабочих компонентов и процентным коэффициентом содержания кобальта: ВК25, ВК20, ВК15, ВК10 (Победит), ВК8, ВК6, ВК4, ВК3, ВК2 - эти сплавы имеют средний показатель теплостойкости из этой группы, которая составляет 800°С - 850°С.
  • Двухкарбидные, состоящие из карбида титана и карбида вольфрама в кобальтовой связке, иначе называемые Титановольфрамокобальтовые твёрдые сплавы, обозначаются двумя буквами Т и К, а также цифрами, указывающими на процентное содержание карбида титана и кобальта: Т60К6, Т30К4, Т15К6, Т15К10, Т14К8, Т5К10, Т5К12. Эти сплавы являются самыми термостойкими из этой группы твёрдых сплавов, предназначенных для режущего инструмента - 850°С - 900°С.
  • Трёхкарбидные (Танталотитановольфрамокобальтовые) твёрдые сплавы, состоящие из кобальтовой связки трёх карбидов: тантала, титана, вольфрама. Обозначаются как ТТК (не третье транспортное кольцо в Москве), с указанием процентного содержания основных компонентов: ТТ21К9, ТТ20К9, ТТ10К8, ТТ7К15, ТТ8К7, ТТ7К12. Группа этих сплавов имеет наиболее низкую теплостойкость в ≈750°С.
Эти сплавы могут иметь различную зернистость карбидов и соответствующую маркировку: ОМ - особомелкозернистые (ВК10ОМ), М - мелкозернистые (ВК6М), нормальные - без дополнительного обозначения (ВК8), В, К, КС - крупнозернистые (ВК8В, Т5К10В, ВК15К, ВК20КС).
 
Твердые сплавы, в отличие от быстрорежущей стали, дороже в несколько раз и изготавливаются в форме пластинок, которыми оснащают составные и сборные инструменты. Инструменты малого размера разрешается выпускать полностью из твердого сплава. Применение твердого сплава в оснастке режущих инструментов позволяет увеличить, в отличие от быстрорежущей стали, скорость рабочей подачи в несколько раз - экономически выгодно только тогда, когда скорость резания может быть увеличена не менее чем в 1,5 раза.

Высокую твердость (до 92 HRA), теплостойкость и износостойкость сплавам обеспечивают карбиды. Чем больше карбидов содержится в сплаве, тем выше ранее рассмотренные  показатели, но их прочность ниже. При этом сплавы с карбидами тантала обладают наиболее высокой прочностью, и только затем следуют сплавы на основе карбидов вольфрама. Наименьшую прочность имеют сплавы с содержанием карбида титана. Твердость, теплостойкость, износостойкость изменяют свои показатели обратно пропорционально показателю прочности. Кроме того, чем выше содержание кобальта в сплаве и больше толщина его оболочки (обволакивающие зерна карбидов), тем выше прочность сплава. Именно поэтому крупнозернистые сплавы обладают более высокой и низкой, в случае с мелкозернистыми сплавами, прочностями, чем обыкновенные сплавы фракционного состава, однако, износостойкость крупнозернистых сплавов ниже, а мелкозернистых выше износостойкости подобных аналогов. 

Фракционный состав сплава определяется цифрами в марке после знака химического элемента, например: сплав ВК6 содержит 6% кобальта, остальное – карбиды вольфрама; сплав Т15К6 содержит 6% кобальта, 15% карбидов титана, остальное – карбиды вольфрама и т.п.  Вместе с изменениями размера зерен карбида, повышение технико-физических свойств, твердых сплавов, реализуется с помощью покрытия пластинок сплавов ВК тонким слоем (до 6 мкм) карбидов или нитридов титана, которое обеспечивает значительное (в 3-5 раз) увеличение стойкости, при сохранении высокой прочности. Ещё большего значения стойкости можно достигнуть при двухслойном покрытии пластин – 6 мкм карбидов титана и 1 мкм окиси алюминия.

Более высокими режущими свойствами, в сравнение с традиционными, обладают сплавы группы МС: МС101, МС121, МС146 и т.д.

Твердые сплавы без вольфрама ТМ-1, МНТ-2, МНТА – 2, КТН-16 изготовлены на основе карбидов и карбонитридов титана, тантала, ниобия, и на связки никелевомолибдена. Отсутствие вольфрама, с целью экономии, обеспечивает сплавам в 1,5- 3 раза повышение стойкости, в сравнении со сплавами Т30К4 и Т15К6, при их тонком и чистовом точении.

Подавляющее большинство инструментов оснащают твердыми сплавами, но если брать от общего объема производства металлорежущего инструмента, то их доля не будет превышать 30%. Узконаправленное применение твердых сплавов связано: с их повышенной хрупкостью; предел прочности на изгиб ниже, чем у стали Р18 в 2,5 раза, а ударная вязкость в 1,5-3 раза. Поэтому инструменты из твердых сплавов имеют невысокие технико-физические свойства. Нередко бывают случаи поломок и крошение пластин, когда условия работы обусловлены высокими ударными нагрузками, а так же малой жесткости технологической системы. Учитывая, высокую твердость и малую теплопроводность твердых сплавов, которые затрудняют шлифование  и заточку, из-за высоких трудозатрат и возможности образования трещин, можно сделать вывод: твердые сплавы недостаточно пригодны для изготовления мелкоразмерного или мелко профильного инструмента. Для расширения номенклатуры твердосплавных инструментов, их возможности в применении, т.е. достичь реализацию такового же объема как у резцов и фрез, которые состоят из твердых сплавов на 75% и 45% соответственно, необходимо: совершенствование твердых сплавов; применение современных методов изготовления инструментов; широкое применение алмазных кругов для шлифования и заточки.

Минералокерамика

Изготавливается минералокерамика методом прессования и спекания, в температурном режиме 1720-1760 градусов Цельсия, микроизмельченного порошка корунда, или искусственной окиси алюминия (AL2O3) с окисью магния (MgO) около 1%. Окись магния является связующим компонентом, а покрытие зернами корунда – режущим.

Преимуществом, при выборе материала из минералокерамики является: отсутствие дефицитных компонентов; низкая себестоимость – цена порошка электрокорунда в 125 раз ниже порошка карбида вольфрама; высокая твердость  - 93 HRA; высокая теплостойкость – 2000 градусов Цельсия. При этом нужно учитывать: низкую прочность на изгиб – ниже в 3-4 раза относительно твердых сплавов; сниженная ударная вязкость – ниже в 7-10 раз, чем твердых сплавов; особо низкая сопротивляемость периодичному изменению тепловой нагрузки. Поэтому область применения ограничена получистовым точением цветных и черных металлов с высокими скоростями резания в жестких условиях.

Стремление повысить прочность оксидной минеральной керамики привело к образованию керметов, содержащих добавки молибдена, вольфрама титана или сложных карбидов, боридов или силицидов этих элементов, а также окиси алюминия. Такие добавки металлов  увеличивают прочность минералокерамики в 1,5 раза, однако стойкость уменьшается в 4-5 раз, а теплостойкость снижают до 1400 градусов Цельсия. Исключение – новые марки В3, ВОК-60, ВОК-63 карбидно-оксидной керамики, но стоимость их в два выше, чем твердого сплава. Например ВРК-20, относительно новая марка нитридной керамики, обладает стойкостью в два раза выше, чем карбидная ВОК-60.

Для увеличения вязкости, керамику легируют ZrO2, а для повышение прочности армируют монокристалами, в виде волокон SiC. Главным промышленным представителем минеральной керамики является микролит ЦМ-332, изготавливаемый в виде пластинок, таких же форм и размеров, что и твердые сплавы.

Сверхтвердые инструментальные материалы

Компонентами сверхтвердых материалов являются: искусственные и естественные алмазы, рубины, сапфиры; не редко встречающийся кубический нитрид бора. Чаще всего, из этой группы, находят широкое применение алмаз и кубический нитрид бора, а рубин и сапфир используется редко и только для тонкого точения цветных металлов.

Алмаз, представляющий собой одну из форм строений углерода, обладает: высокой твердостью выше в 3 раза, чем у карбида титана; высокой теплопроводностью; небольшую склонность к адгезии. Однако он имеет низкую прочность как микролит.  Однородная и плотная структура алмаза позволяет получить режущую кромку с малым радиусом округления,  обеспечивая работу с небольшими сечениями среза. Успешное применение в тонком точении цветных металлов нашли алмазные лезвийные инструменты. Алмазы малопригодны для обработки черных металлов, из-за увеличенной хрупкости и невысокой стойкости, которая вызвана растворением алмазов в железе, при температуры более 750 градусов Цельсия. Так же алмазами оснащают торцевые фрезы и сверла.

Кубический нитрид бора синтезируется из порошка нитрида бора и, в зависимости от метода изготовления и строения кристаллической решетки, называется боразоном, эльбором, кубонитом, гексанитом, исмитом и т.п. На базе кубического нитрида бора с использованием других компонентов, например A12O4 или Si3N4, были получены композиты, превосходящих по своим свойствам основу.

Благодаря высокой твердости кубического нитрида бора (по твердости не уступает алмазу), высокой теплостойкости (1200-1500 градусов Цельсия), химической инертности по отношению к железу и углероду, позволили применять его для чистовой и тонкой обработки чугуна и стали с высокой скоростью рабочей подачи. Оснащенные инструменты на основе нитрида бора не имеют замены при обработке закаленных сталей, с твердостью до  64 HRA. Именно поэтому, их стойкость в десятки раз выше, чем у твердосплавных инструментов, а при обработки чугуна в 4-5 раз. На данный момент кубическим нитридом бора оснащают резцы и торцевые фрезы.

Со времени появления быстрорежущей стали (начало ХХ века) до современных твердых сплавов, 70-е годы прошлого века, производительность обработки, согласно документации Шведской фирмы «Coromant», увеличилась более чем в 30 раз. Так, обработка валика углеродистой стали диаметром  100 мм и длинной 500 мм составляла: 26 минут - резцами из быстрорежущей стали; 15 минут - резцами из стеллита или литые твердые сплавы; 3 минуты - резцами из современных твердых сплавов.


Материалы для корпусов инструментов 
        

Материалы для корпусов должны обладать следующими требованиями: высокая прочность и теплопроводность; соблюдать и сохранять точность размеров и формы после обработки; качественно обрабатываться и гарантировать прочное соединение с режущим элементом после сварки, наварки или напайки; обладать невысокой ценой; не должны содержать дефицитных элементов. В полной мере, этими качествами  обладают конструкционные углеродистые стали – марки 40,45,50, и качественные стали – 40Х, 45Х, 40ХН.

Свое применение углеродистые стали нашли в таких сборных конструкциях, как державки резцов, корпуса сборных разверток, втулок, клиньев, винтов и т.п. Остальные корпуса составных и сборных инструментов выпускают из качественных сталей, в том числе и ножи под напайные пластины из твердых сплавов. Основной маркой качественной стали, для таких корпусов, считается 40Х, которая обладает повышенной прочностью и обеспечивает наименьшее коробление в процессе термической обработки.

В неблагоприятных условиях работы, где особенно требуется высокая твердость и износостойкость, корпуса изготавливают из инструментальных сталей У7А, У8А, 9ХС. Например, в случае, где корпус у сверл с напаянными пластинами из твердого сплава трется об обработанную часть детали с  определенной скоростью резания -  его изготавливают из стали 9ХС.

Абразивные материалы

Абразивные материалы применяются для изготовления абразивных инструментов (кругов, брусков и пр.), а так же в форме зерен, которые являются режущими компонентами, поэтому они должны обладать высокой твердостью и теплостойкостью, нормально дробиться при затуплении, для образования новых острых кромок. Размеры зерен – в диапазоне от 2000 до 1 мкм:
  • От 2000 до 160: шлифзерно;
  • От 120 до 30: шлифпорошки;
  • 28 и ниже: микропорошки.
Абразивные материалы, полученные естественным путем, например наждак или корунд, которые состоят  из окиси алюминия A12O3, имеют большое количество посторонних примесей и обладают малой производительностью и на сегодняшний день, для изготовления промышленных абразивных инструментов применяются редко. В искусственных абразивных материалах нашли свое широкое применение электрокорунд, карбид кремния, карбид бора, синтетический алмаз и кубический нитрид бора (эльбор).

Электрокорунд включает в себя кристаллическую окись алюминия A12O3 и продукты плавки бокситов, и в зависимости от содержания окиси алюминия (от 92 до 99%) и метода изготовления делится:
  • Электрокорунд нормальный: 16А…12А;
  • Электрокорунд белый: 25А…22А;
  • Электрокорунд хромистый: 34А…32А;
  • Монокорунд: 45А…43А;
  • Элетрокоруд титанистый: 37А.
Отличной режущей способностью и прочностью зерен обладают электрокорунд титанистый, хромистый и монокорунд, их применяют в долговременном режиме шлифования.

В результате спекания кварцевого песка с углеродом образуется карбид кремния (SiC) или корборунд. Выпускается в виде карбида кремния зеленого (64С…62С), с содержанием SiC не менее 98% и в виде карбида черного (55С…52С), с содержанием SiC в 95-97%.

Карбид кремния зеленый наиболее качественный и применяется для заточки твердосплавных инструментов, а карбид черный используется для шлифования материалов с низким пределом прочности, например чугуна, бронзы, латуни и других подобных материалов.

Карбид Бора (B4C) получают в процессе плавки борной кислоты и нефтяного кокса. По своей твердости он практически соответствует алмазу и изготавливается в виде порошков и паст. Предназначен для доводки твердосплавного инструмента и обработки твердых минералов – рубин, корунд, кварц.

Алмазы нормальной, повышенной и высокой прочности (в большинстве случаях искусственные) являются самыми твердыми материалами и обеспечивают самую высокую скорость обработки. Вследствие этого, именно их используют для высококачественной и производительной обработки твердых сплавов, твердых минералов, цветных металлов и их сплавов.

Кубический нитрид бора практически не уступает по своим свойствам алмазу, но применяется для обработки черных металлов или железосодержащих, потому как химически инертен к железу и углероду.