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陶瓷和人造金刚石刀具的特点与应用

【摘要】:陶瓷材料制作的刀具硬度可达90~95HRA,耐热温度高达1 200~1 450 ℃,能承受的切削速度比硬质合金还要高,但抗弯强度低,冲击韧性差,目前主要用于半精加工和精加工高硬度、高强度钢及冷硬铸铁等材料。人造金刚石目前主要用于制作磨具及磨料,用作刀具材料主要用于有色金属的高速精细切削。金刚石不是碳的稳定状态,遇热易氧化和石墨化,用金刚石刀具进行切削时须对切削区进行强制冷却。

1.陶瓷

用于制作刀具的陶瓷材料主要有两类:氧化铝基陶瓷和氮化硅基陶瓷。陶瓷材料制作的刀具硬度可达90~95HRA,耐热温度高达1 200~1 450 ℃,能承受的切削速度比硬质合金还要高,但抗弯强度低,冲击韧性差,目前主要用于半精加工和精加工高硬度、高强度钢及冷硬铸铁等材料。

2.立方氮化硼

立方氮化硼(CBN)是由六方氮化硼经高温高压处理转化而成,其硬度高达8 000 HV,仅次于金刚石。CBN 是一种新型刀具材料,它可耐1 300~1 500 ℃的高温,热稳定性好;它的化学稳定性也很好,即使温度高达1 200~1 300 ℃也不与铁产生化学反应。一般用于高硬度、难加工材料的精加工。

3.人造金刚石

金刚石分天然和人造两种,由于天然金刚石价格昂贵,工业上多使用人造金刚石。人造金刚石是在高温高压条件下由石墨转化而成的,其硬度接近于10 000 HV,可用于加工硬质合金、陶瓷、高硅铝合金等高硬度、高耐磨材料。人造金刚石目前主要用于制作磨具及磨料,用作刀具材料主要用于有色金属的高速精细切削。金刚石不是碳的稳定状态,遇热易氧化和石墨化,用金刚石刀具进行切削时须对切削区进行强制冷却。金刚石刀具不宜加工铁族元素,因为金刚石中的碳原子和铁族元素的亲和力大,刀具寿命低。