用與金剛石製造(zào)方法相似的方法合成的第二(èr)種超硬材料—立方氮化(huà)硼(CBN),在硬度和熱導率(lǜ)方麵僅次於金(jīn)剛石,熱穩定性極好(hǎo),在大氣中加(jiā)熱至10000C也不發生氧化。CBN對於黑(hēi)色金屬具有極為穩定的(de)化學性能,可(kě)以廣泛用於鋼鐵製品的加工。
⑴ 立(lì)方氮化硼刀具的種類
立方氮(dàn)化硼(péng)(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(chēng)PCBN)。CBN是氮化硼(BN)的同素異構(gòu)體之一,結(jié)構(gòu)與金剛石(shí)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(xiàng)(TiC、TiN、Al、Ti等)燒結在一起的多晶材(cái)料,是目前利(lì)用人工(gōng)合成的硬度僅次於金剛石的刀具材料,它與金剛石統稱(chēng)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(kě)分為整體PCBN刀(dāo)片和(hé)與硬質合金複合燒結的PCBN複合刀片。
PCBN複合刀片是在強度和韌性較好的硬質合金上(shàng)燒結一層O.5~1.0mm厚的PCBN而成的,其性能(néng)兼有(yǒu)較好的(de)韌性和較(jiào)高的硬度及耐磨性,它解決了CBN刀片抗彎強度低和焊接困(kùn)難等問題。
⑵ 立方氮化硼(péng)的主要性能、特點(diǎn)
立方氮化硼的硬度雖略次於金剛石,但卻遠遠高於其他高硬(yìng)度材料。CBN的突出優點(diǎn)是熱穩定性比金剛石高得多(duō),可達1200℃以上(金剛石為700~800℃),另一個突出優(yōu)點是化學惰性(xìng)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(néng)特點如(rú)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(dù)。PCBN特別適合於加工從前隻(zhī)能磨削的高硬度材料,能獲(huò)得(dé)較好的工件表麵質量(liàng)。
②
具有很高的熱穩定性:CBN的耐熱性可(kě)達1400~1500℃,比金剛石的耐熱性(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(sù)度高(gāo)速切削高溫合金和淬硬鋼(gāng)。
③ 優(yōu)良的化學穩定性:與鐵係(xì)材(cái)料到1200—1300℃時(shí)也不起(qǐ)化學作用(yòng),不會像金剛石那樣(yàng)急劇磨損,這時(shí)它仍能保持硬質合金的(de)硬度;PCBN刀具(jù)適合於切削淬火鋼零件和冷硬鑄鐵,可廣泛(fàn)應(yīng)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金剛(gāng)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(gāo)速鋼和硬質合金
⑤ 具有較低的摩擦係數:低的摩擦係數(shù)可(kě)導致切削時切削力減小,切削溫(wēn)度降低,加工表麵質量提高。
⑶ 立方氮化硼刀具應用:
立方氮化硼適於用來精加工(gōng)各種淬火(huǒ)鋼、硬鑄鐵、高溫(wēn)合金、硬質合金、表麵噴塗材料等難切削材料(liào)。加工精度可達IT5(孔為IT6),表麵(miàn)粗糙度值可小至(zhì)Ra1.25~0.20μm。
立方氮化硼刀具材料韌性和抗彎強度較差。因此,立方(fāng)氮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(dà)的材料(如鋁合金、銅合金(jīn)、鎳基合金、塑(sù)性大的鋼等),因為切削(xuē)這些金屬時會產生嚴(yán)重(chóng)的積屑瘤,而使加工表麵惡化。