选择立方氮化硼刀具材料的组成要点

CBN刀具材料的组成不同，其性能不同，适合于不同的用途。各生产厂商的适用于不同用途的刀具材料牌号，其实就是根据其组成的不同来区分的。对CBN刀具性能影响较大的因素有CBN粒子含量、CBN粒子粒径和结合剂。

图7-7 CBN含量与硬度的关系

1.CBN含量对CBN刀具性能的影响

CBN粒子的含量（体积分数）主要影响PCBN刀具的硬度、热导率和韧性。CBN的含量越高，则硬度越高（见图7-7），热导率也越高，韧性则下降。一般CBN的含量在40%～95%之间。如果CBN含量低于40%，则刀具硬度的下降会导致切削刃发生塑性流动而使刀片破损。如果CBN含量超过95%，由于粘接剂的量太少，则CBN粒子容易脱落，耐磨性大大降低，导致刀具的月牙洼磨损量增加而破损。因此，不同的材料在不同的加工条件下，最高刀具寿命对应不同的最佳CBN含量。例如，在加工模具钢时，CBN含量为55%左右的刀具最耐磨，加工62HRC的渗碳淬硬钢和Cr12MoV钢时，CBN含量为60%的刀具最耐磨，而加工62HRC的Cr06合金钢和66HRC的W6Mo5Cr4V2高速钢时，CBN含量越高的PCBN刀具越耐磨。一般而言，CBN含量高的刀具适合于加工耐热钢、硬质合金及高硬度的淬硬钢；CBN含量低的刀具适合于加工一般淬硬钢及有冲击的断续切削。表7-44、表7-45所示为韩国特固克和日本三菱公司不同CBN含量的PCBN刀具的选择。

表7-44 TaeguTec公司PCBN刀具对应不同加工用途的刀片中CBN含量的选择

表7-45 三菱公司不同CBN含量的PCBN刀具的选择

2.CBN粒子尺寸对PCBN刀具性能的影响

CBN粒子的尺寸主要影响PCBN刀具的强度和寿命。试验已经证明，粒径由21μm减小到9μm时，CBN复合刀片的抗压强度由2500～2800MPa提高到3000～3500MPa。这是因为粒径越小，晶界面积增加，提高了抗裂纹扩展的能力，从而使CBN刀具的强度提高。相应地，其抗破损能力也越强，刀具寿命也会提高（见图7-8）。当CBN粒径增加一倍时，PCBN刀具寿命要降低30%～50%。(www.xing528.com)

3.粘结剂对CBN刀具性能的影响

PCBN刀具使用的粘结剂的种类及对性能的影响见表7-46。

图7-8 CBN粒径对刀具磨损的影响

表7-46 PCBN刀具使用的粘结剂的种类及对性能的影响

4.复合刀片硬质合金基底中的含钴量对CBN刀具性能的影响

烧结刀片时，硬质合金基底中的钴首先溶解在WC中，在渗入CBN后与之生成金属间化合物W12Co21B6，使CBN聚晶体强度和韧性下降。因此，低钴的硬质合金YG3作基底所制得的复合刀片比高钴的YG6作基底所获得的复合刀片有更高的刀具寿命（表7-47）。

表7-47 硬质合金基底中的含钴量对CBN刀具性能的影响