用與金剛石(shí)製(zhì)造(zào)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(rè)導率方麵僅(jǐn)次於金剛石,熱穩定性極好(hǎo),在(zài)大氣中加熱至10000C也不發生氧化。CBN對於(yú)黑色金屬具有極為穩定(dìng)的化學(xué)性能,可以廣泛用於鋼鐵製品的加工。
⑴ 立方氮化硼(péng)刀具的種類(lèi)
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(huà)硼(Polycrystalline cubic bornnitride,簡稱PCBN)。CBN是氮化硼(BN)的(de)同素異構體之一,結構與金剛(gāng)石相似。
PCBN(聚晶立方氮化硼)是在(zài)高溫高壓下將微細的(de)CBN材料通過結合相(TiC、TiN、Al、Ti等)燒(shāo)結在一起的多晶材(cái)料,是目前利用人工(gōng)合成的硬度僅次於金剛石的刀具材料(liào),它與金剛石統稱為超硬刀具材(cái)料。PCBN主要用於製作(zuò)刀具或其他工具(jù)。
PCBN刀具可(kě)分為整體PCBN刀片(piàn)和(hé)與硬(yìng)質(zhì)合金複合燒結的PCBN複合(hé)刀片。
PCBN複合刀片是在強(qiáng)度和韌性較(jiào)好的硬質合金上燒結(jié)一(yī)層(céng)O.5~1.0mm厚的(de)PCBN而成的,其性能兼有較好的韌性和較高的硬度及耐磨(mó)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(de)主要性能、特點
立方(fāng)氮化硼的硬度雖(suī)略次於金剛石,但卻遠遠高於其他(tā)高硬度材料。CBN的突出優點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(lìng)一個突出優點是化學(xué)惰性大,與鐵元素在1200~1300℃下也不起(qǐ)化學反應(yīng)。立方(fāng)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(jié)構與金剛石相似,具(jù)有與金剛石相近的硬度(dù)和強度。PCBN特別適合於加工從前隻(zhī)能(néng)磨削的高硬度(dù)材料,能獲得較好的工件表麵質量。
②
具有很高的熱穩定性:CBN的(de)耐熱性可達1400~1500℃,比金(jīn)剛石的耐熱性(700~800℃)幾乎高l倍。PCBN刀具可用比(bǐ)硬質合金刀(dāo)具高3~5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:與鐵係材料(liào)到1200—1300℃時(shí)也不起化學(xué)作用,不會像金剛(gāng)石那樣急劇磨損,這時它仍能保持硬質合金的硬度;PCBN刀(dāo)具適合於切削淬火鋼零件和冷硬鑄鐵,可廣泛應用於鑄鐵的高速切削。
④ 具有較好的熱導(dǎo)性:CBN的熱導性雖然趕不上(shàng)金剛石,但是在各類(lèi)刀具材料中PCBN的熱導性僅次(cì)於金剛石,大大(dà)高於高(gāo)速鋼和硬質合金
⑤ 具有較低的摩(mó)擦係(xì)數:低的摩擦係數可導(dǎo)致切削時(shí)切削力減小,切削溫度降低,加工表麵(miàn)質量提(tí)高。
⑶ 立方氮化硼刀具應用:
立方氮化硼適於用來精加工各種淬(cuì)火(huǒ)鋼、硬鑄鐵、高溫合金、硬質合金、表麵(miàn)噴塗材(cái)料等難切削材料。加工精度(dù)可達(dá)IT5(孔為IT6),表麵粗糙度值可小至Ra1.25~0.20μm。
立方氮化硼刀具材(cái)料(liào)韌性和抗彎強度較差。因此,立方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(yán)重的積屑瘤,而使加工表麵惡化(huà)。