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立方氮化硼(英文縮寫CBN)是由六方氮化硼和觸媒在高溫高壓下合成的超硬材料。這種超硬材料在已工業(yè)化應(yīng)用的超硬材料中,硬度僅次于金剛石。立方氮化硼熱穩(wěn)定性遠(yuǎn)高于金鋼石,對(duì)鐵系金屬元素有較大的化學(xué)穩(wěn)定性,因此立方氮化硼磨具在鐵基金屬制品切削、磨削加工領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,性能十分優(yōu)異。
立方氮化硼有單晶體和多晶燒結(jié)體兩種。單晶體是把六方氮化硼和觸媒在壓力為3000~8000兆帕、溫度為800~1900℃ 范圍內(nèi)制得。典型的觸媒材料選自堿金屬、堿土金屬、錫、鉛、銻和它們的氮化物。立方氮化硼的晶形有四面體的截錐、八面體、歪晶和雙晶等。工業(yè)生產(chǎn)的立方氮化硼有黑色、琥珀色和表面鍍金屬的,顆粒尺寸通常在1毫米以下。
2.氮化硼聚晶在金屬切削領(lǐng)域的應(yīng)用
立方氮化硼聚晶(PCBN)刀具是由許多細(xì)晶粒(0.1~100微米)CBN聚結(jié)而成的一類超硬材料產(chǎn)品。
它除了具有高硬度、高耐磨性外,還具有高韌性、化學(xué)惰性、紅硬性等特點(diǎn),并可用金剛石砂輪開刃修磨。在切削加工的各個(gè)方面都表現(xiàn)出優(yōu)異的切削性能,能夠在高溫下實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定切削,特別適合加工各種淬火鋼、工具鋼、冷硬鑄鐵等高硬度難加工材料。刀具切削鋒利、保形性好、耐磨性能高、單位磨損量小、修正次數(shù)少、利于自動(dòng)加工,適用于從粗加工到精加工的所有切削加工。
PCBN具有CBN的大部分性能,又克服了CBN單晶晶面方向性解理的缺點(diǎn),具有較多的性能優(yōu)勢(shì):
1、高硬度。PCBN刀具的硬度僅次于金剛石,大大高于硬質(zhì)合金和陶瓷刀具,因此可以加工硬度為HRC60以上的淬硬鋼、鑄鐵和硬質(zhì)合金.
2、高耐磨性。PCBN刀具的耐磨性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于硬質(zhì)合金和陶瓷,其使用壽命通常是陶瓷刀具的3~5倍,硬質(zhì)合金刀具的5~15倍.
3、高化學(xué)惰性。PCBN與鐵族元素及其合金材料在1200~1300℃時(shí)不易發(fā)生化學(xué)反應(yīng),克服了聚晶金剛石刀具與鐵的化學(xué)親和性;具有較高的抗氧化能力,對(duì)各種材料的粘結(jié)、擴(kuò)散作用比硬質(zhì)合金小得多。
4、高熱穩(wěn)定性。PCBN的耐熱性可以達(dá)到1400℃,比金剛石刀具(700~800℃)高得多.經(jīng)使用證明1100℃以上的切削溫度仍能維持高鋒利的切削性能,適合于干式切削。
5、高導(dǎo)熱性。在各類刀具材料中,PCBN的導(dǎo)熱系數(shù)是79.54W/(m·k),僅次于金剛石,遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于硬質(zhì)合金,且隨著溫度的升高,PCBN的導(dǎo)熱性能還會(huì)有所提高。
6、低摩擦系數(shù)。與其他刀具材料相比,PCBN摩擦系數(shù)低。PCBN與不同材料間的摩擦系數(shù)大致為0.1~0.3,而硬質(zhì)合金為0.4~0.6,而且隨著切削速度的提高,摩擦系數(shù)呈減小趨勢(shì),從而使切削力減小,并減少刀屑粘刀現(xiàn)象。