用(yòng)與金剛石製造方法相似的方法合成的第二種(zhǒng)超硬材料—立方氮化硼(CBN),在硬(yìng)度和熱導率方麵僅次於金剛石,熱穩定性(xìng)極好,在大(dà)氣中加熱至10000C也不發生氧(yǎng)化(huà)。CBN對於黑(hēi)色金(jīn)屬具有(yǒu)極為(wéi)穩定的化(huà)學(xué)性能(néng),可以廣泛用於鋼鐵製品(pǐn)的加工。
⑴ 立方氮(dàn)化硼刀具(jù)的種類
立(lì)方(fāng)氮化硼(CBN)是自然(rán)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(jié)構與金剛石相(xiàng)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等)燒結在一起的多(duō)晶材料,是目前利用(yòng)人工合成的(de)硬度僅次於金(jīn)剛石的刀具材料,它與金剛石統稱為超硬刀具材料。PCBN主要用於製作刀具或其他工具。
PCBN刀具可分為(wéi)整體PCBN刀片和(hé)與硬質合金(jīn)複(fù)合燒結的PCBN複(fù)合刀片。
PCBN複合(hé)刀(dāo)片是在強度和韌性較好的硬質合金上燒結一層(céng)O.5~1.0mm厚的PCBN而成的,其性能兼(jiān)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(zhǔ)要性能、特點
立方氮化硼的硬度雖略次於金剛石,但卻遠遠高於其他(tā)高硬度(dù)材料。CBN的突出優點是熱穩定性比金剛石高得多,可達(dá)1200℃以上(金剛石為700~800℃),另一個突出(chū)優點是化學惰性大,與鐵元素(sù)在1200~1300℃下也不起化學反應。立方氮化硼的主要性能(néng)特點如下。
①
高的硬度和耐磨性:CBN晶體結構與金剛石(shí)相似(sì),具有與金剛石相近的硬度和強度(dù)。PCBN特別(bié)適合於加工從前隻能磨削的(de)高硬(yìng)度材料,能獲得較好的工件表麵質量。
②
具有很高的(de)熱穩定性:CBN的耐(nài)熱性可達1400~1500℃,比(bǐ)金剛石的(de)耐熱性(xìng)(700~800℃)幾乎高l倍。PCBN刀具可用比硬質合金刀具高3~5倍的速度高速切削高溫合金和淬硬鋼(gāng)。
③ 優良的化學(xué)穩定性:與鐵係材料到1200—1300℃時也(yě)不起化學作用(yòng),不會像金剛石那樣急劇磨(mó)損,這時它仍能保持硬質合金(jīn)的硬度;PCBN刀具適合於切削(xuē)淬火鋼零件和冷硬鑄鐵,可廣泛應用於鑄鐵(tiě)的高速切削。
④ 具(jù)有(yǒu)較好的熱導性:CBN的熱導性雖(suī)然趕不上金剛石,但是在各類刀具材(cái)料中PCBN的熱導性僅次於金剛石,大大高於高速鋼和硬質合金
⑤ 具有較低的摩擦係數:低的摩擦係數可導致切削時切削力減小,切削溫度降低,加工表麵質量提高。
⑶ 立方氮化硼刀具應用(yòng):
立方(fāng)氮化硼適(shì)於用來精加(jiā)工各種淬火鋼、硬鑄鐵、高溫合金、硬質合金、表(biǎo)麵噴塗材料等難切削材料。加工精度可達(dá)IT5(孔為IT6),表麵粗(cū)糙度值可小至Ra1.25~0.20μm。
立(lì)方氮化(huà)硼刀具材料韌性和抗彎強度較差(chà)。因此,立方氮化硼車刀(dāo)不宜用於(yú)低速、衝擊載荷大的粗加工;同時不適合切削塑性大的材料(如鋁合金、銅合金、鎳基(jī)合金、塑(sù)性大(dà)的鋼等),因為切削這些金屬時會產生嚴重的積(jī)屑瘤,而使加(jiā)工表麵惡化。