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      立方氮化硼刀具材料的種類、性能和特點及刀具應用

      用與金剛石制造方法相似的方法合成的第二種超硬材料—立方氮化硼(CBN),在硬度和熱導率方面僅次于金剛石,熱穩定性極好,在大氣中加熱至10000C也不發生氧化。CBN對于黑色金屬具有極為穩定的化學性能,可以廣泛用于鋼鐵制品的加工。

      ⑴ 立方氮化硼刀具的種類

      立方氮化硼(CBN)是自然界中不存在的物質,有單晶體和多晶體之分,即CBN單晶和聚晶立方氮化硼(Polycrystalline cubic bornnitride,簡稱PCBN)。CBN是氮化硼(BN)的同素異構體之一,結構與金剛石相似。

      PCBN聚晶立方氮化硼)是在高溫高壓下將微細的CBN材料通過結合相(TiC、TiN、Al、Ti)燒結在一起的多晶材料,是目前利用人工合成的硬度僅次于金剛石的刀具材料,它與金剛石統稱為超硬刀具材料。PCBN要用于制作刀具或其他工具。

      PCBN刀具可分為整體PCBN刀片和與硬質合金復合燒結的PCBN復合刀片。

      PCBN復合刀片是在強度和韌性較好的硬質合金上燒結一層O.51.0mm厚的PCBN而成的,其性能兼有較好的韌性和較高的硬度及耐磨性,它解決了CBN刀片抗彎強度低和焊接困難等問題。

      ⑵ 立方氮化硼的主要性能、特點

      立方氮化硼的硬度雖略次于金剛石,但卻遠遠高于其他高硬度材料。CBN的突出優點是熱穩定性比金剛石高得多,可達1200以上(金剛石為700800),另一個突出優點是化學惰性大,與鐵元素在12001300下也不起化學反應。立方氮化硼的主要性能特點如下。

      ① 高的硬度和耐磨性:CBN晶體結構與金剛石相似,具有與金剛石相近的硬度和強度。PCBN特別適合于加工從前只能磨削的高硬度材料,能獲得較好的工件表面質量。

      ② 具有很高的熱穩定性:CBN的耐熱性可達14001500℃,比金剛石的耐熱性(700800)幾乎高l倍。PCBN刀具可用比硬質合金刀具高35倍的速度高速切削高溫合金和淬硬鋼。

      ③ 優良的化學穩定性:與鐵系材料到12001300℃時也不起化學作用,不會像金剛石那樣急劇磨損,這時它仍能保持硬質合金的硬度;PCBN刀具適合于切削淬火鋼零件和冷硬鑄鐵,可廣泛應用于鑄鐵的高速切削。

      具有較好的熱導性:CBN的熱導性雖然趕不上金剛石,但是在各類刀具材料中PCBN的熱導性僅次于金剛石,大大高于高速鋼和硬質合金

      具有較低的摩擦系數:低的摩擦系數可導致切削時切削力減小,切削溫度降低,加工表面質量提高。

      ⑶ 立方氮化硼刀具應用:

      立方氮化硼適于用來精加工各種淬火鋼、硬鑄鐵、高溫合金、硬質合金、表面噴涂材料等難切削材料。加工精度可達IT5(孔為IT6),表面粗糙度值可小至Ra1.250.20μm。

      立方氮化硼刀具材料韌性和抗彎強度較差。因此,立方氮化硼車刀不宜用于低速、沖擊載荷大的粗加工;同時不適合切削塑性大的材料(如鋁合金、銅合金、鎳基合金、塑性大的鋼等),因為切削這些金屬時會產生嚴重的積屑瘤,而使加工表面惡化。

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