用與金(jīn)剛石製造方法相似的(de)方法合成的第二種超硬材料—立方氮化(huà)硼(CBN),在硬度和熱導(dǎo)率方麵僅次於金剛石,熱穩定性極好,在大氣中加熱至10000C也不發生(shēng)氧化。CBN對於黑色金屬具有極為穩定的化學性能(néng),可以廣(guǎng)泛用於鋼鐵製品的加工。
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(zhī)分,即(jí)CBN單晶(jīng)和聚晶立方氮化硼(Polycrystalline cubic bornnitride,簡(jiǎn)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(jīng)立方氮化硼)是在高溫高(gāo)壓(yā)下將微細的CBN材料通過結合相(TiC、TiN、Al、Ti等)燒結在一起的多晶材料(liào),是目前利用人(rén)工合成的硬度僅次於金剛石的(de)刀具材料,它(tā)與金剛石統(tǒng)稱為超硬刀具材料。PCBN主要用於製作刀具或其他工具。
PCBN刀具可分(fèn)為整(zhěng)體(tǐ)PCBN刀片和與硬質合金複合燒(shāo)結的PCBN複合刀片。
PCBN複合刀片是在強度和韌性較(jiào)好的硬質合(hé)金上燒結一層O.5~1.0mm厚的PCBN而成的,其(qí)性(xìng)能兼有較好的韌(rèn)性和較高的硬度及耐磨性(xìng),它解決了CBN刀片抗彎強度低和焊接(jiē)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(yìng)度雖略次於金剛石,但(dàn)卻遠遠高(gāo)於其他(tā)高(gāo)硬度材料。CBN的突出優點是(shì)熱穩(wěn)定性比金剛石高得多,可達1200℃以上(金剛石為700~800℃),另(lìng)一個突出優點是(shì)化學惰性大,與鐵元素在1200~1300℃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(de)硬度(dù)和耐磨性:CBN晶(jīng)體(tǐ)結構與金剛石相似,具有與金剛石相近(jìn)的(de)硬度和強度。PCBN特別適合於(yú)加工從前隻能磨削的高硬度材料,能(néng)獲得較好的工件表麵質量。
②
具有很高的熱穩定性(xìng):CBN的耐熱性可(kě)達(dá)1400~1500℃,比金剛石的耐熱性(700~800℃)幾乎高(gāo)l倍。PCBN刀具可用比硬質合金刀(dāo)具高3~5倍的速度高速切削高溫合金和(hé)淬硬(yìng)鋼(gāng)。
③ 優良的(de)化學穩定性:與鐵係材料到1200—1300℃時也不起化學(xué)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刀具適合於切削淬火(huǒ)鋼零件和冷硬(yìng)鑄鐵,可廣泛應用於鑄鐵的高速切削。
④ 具有較好的熱導性:CBN的熱導性雖然趕不上(shàng)金剛石,但是在各類刀具材料中PCBN的熱導性僅次於金剛石,大大高於高速鋼(gāng)和硬質合金
⑤ 具(jù)有較低的摩擦係數:低的摩擦係數可導致切削時切削力減(jiǎn)小,切削(xuē)溫度降低,加工表麵質量提高。
⑶ 立方氮化硼刀具應用(yòng):
立方氮化硼(péng)適於用來精加工各種淬火(huǒ)鋼、硬鑄鐵(tiě)、高溫合金、硬質合金、表麵噴塗材料等難切削材料(liào)。加(jiā)工精度可達IT5(孔為IT6),表(biǎo)麵粗糙度值可小至Ra1.25~0.20μm。
立(lì)方氮化硼刀(dāo)具材料韌性和抗彎強度較(jiào)差。因此,立方氮(dàn)化硼車刀不宜用於低速、衝擊載荷大的粗加工;同時不適合切削塑性大的材(cái)料(如鋁合金(jīn)、銅合金、鎳基合(hé)金、塑性大的鋼等),因為切削這些金屬時會產生嚴重的(de)積屑瘤,而使加工(gōng)表麵惡化。