提升效率！了解0.3.7高硬刀具材料

1.陶瓷

陶瓷刀具材料是以氧化铝（Al₂O₃）或氮化硅（Si₃N₄）为基体添加少量金属，在高温下烧结而成的一种刀具材料。陶瓷材料有很高的硬度、耐磨性和耐热性，在208℃高温下硬度仍为80HRC，强度、韧性下降很少，化学稳定性好，摩擦系数小，抗扩散和粘结能力强。但最大的缺点是强度低、韧性差，抗弯强度仅为硬质合金的1/3～1/2，导热系数小，仅为硬质合金的1/5～1/2。目前应用较广的陶瓷刀具材料主要有以下两类。

（1）氧化铝—碳化物系陶瓷

这类陶瓷是将一定量的碳化物（一般多用TiC）添加到Al₂O₃中，并采用热压加工制成，被称为混合陶瓷或组合陶瓷。w（TiC）在30％左右时可有效提高陶瓷的密度、强度和韧性，改善耐磨性及抗热振性，刀片不易产生热裂纹，不易破损。混合陶瓷主要适合在中等切削速度（v_c＝150～170m/min）下切削高强度钢、淬火钢和冷硬铸铁。如添加Mo、Ni、Co、W等金属作为粘结剂，可提高氧化铝和碳化物的结合强度，可用来加工高强度的调质钢、镍基或钴基合金及非金属材料。

（2）氮化硅基陶瓷

氮化硅基陶瓷是用氮化硅（Si₃N₄）粉末加少量的助烧粘结剂热压后烧结成形，硬度可达91～93HRA，抗弯强度可稳定达到0.6～0.8GPa，韧性、耐热性和抗氧化性能好，与碳和金属化学反应小，摩擦系数小。氮化硅陶瓷可对灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁高速切削和大进给切削，切削速度v_c＝500～600m/min。氮化硅陶瓷既可用于精车、半精车，也可用于精铣、半精铣，还可加工冷硬铸铁及淬硬钢、高速钢、合金钢、高速钢基硬质合金、镍基合金和铁合金等。成分为Si₃N₄＋Al₂O₃＋Y₂O₃的塞隆（Sialon）陶瓷也属于氮化硅基陶瓷，其抗弯强度高（1.2GPa）、冲击韧度好，主要用于铸铁和高温合金加工，但不宜切钢。

2.金刚石

金刚石是碳的同素异形体，分天然和人造两种，是目前已知的最硬物质。金刚石硬度可达10000HV，摩擦系数小、导热系数大，切削时不易产生积屑瘤，工件表面粗糙度值小；耐磨性好，能长期保持锋利的切削刃，特别适合作为精密加工的刀具。但金刚石比较脆，热稳定性差，当切削温度达到700～800℃时，极易氧化、碳化，与铁发生化学反应，故不适合加工黑色金属。金刚石刀具主要有三种，天然单晶金刚石刀具、人造聚晶金刚石刀具和金刚石复合刀片。

（1）天然单晶金刚石刀具(www.xing528.com)

由于价格昂贵，而且单晶金刚石结晶界面有一定的方向性，不同的晶面上硬度和耐磨性有较大的差异，所以天然单晶金刚石刀具用得很少，主要用于非铁族材料（如铝硅合金）和非金属材料（如压缩木材、陶瓷、玻璃等）的精密加工。

（2）人造聚晶金刚石刀具

人造金刚石是通过合金触媒的作用，在高温高压下由石墨转化而成。人造聚晶金刚石（Polycrystalline Diamond，PCD）是将人造金刚石微晶在高温高压下再烧结而成。人造聚晶金刚石主要用于制造刃磨硬质合金刀具的磨轮、切割大理石等石材制品用的锯片和磨轮。由于人造聚晶金刚石结晶界面无方向性，硬度很高，耐磨性好，刃口又磨得锋利，其制成的刀具可用于高速精加工有色金属及合金、非金属硬脆材料。

（3）金刚石复合刀片

金刚石复合刀片指在硬质合金刀片基体上烧结一层约0.5mm厚的聚晶金刚石。由于它强度较高，能间断切削，也可多次重磨使用。

3.立方氮化硼

立方氮化硼（Cubic Boron Nitride，CBN）是由六方氮化硼（BN）在高温高压下加入催化剂转变而成的，其处理方法类似于合成人造金刚石。立方氮化硼刀具主要有两种，整体聚晶立方氮化硼刀片和立方氮化硼复合刀片。后者是在硬质合金刀片基体上烧结一层厚度约0.5nm的立方氮化硼而成。CBN有很高的硬度和耐磨性，其显微硬度为8000～9000HV，仅次于金刚石；可耐1300～1500℃的高温，热稳定性好，因此可用来加工高温合金。CBN化学惰性大大优于金刚石，在1200～1300℃高温下切削铁族材料也不易起化学作用，因此可用于加工淬硬钢和冷硬铸铁，实现以车代磨。但在800℃以上易与水起化学反应，故不宜用水基切削液。CBN颗粒还用来制作磨料和磨具。