陶瓷作為非金屬刀具材料，因其能實(shí)現(xiàn)高硬度材料的切削和高速切削，所以作為工業(yè)的牙齒在金屬切削領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用，本文根據(jù)陶瓷刀具（含立方氮化硼刀具）的種類(lèi)和性能做堂，淺談它們的使用區(qū)別及其適合加工材質(zhì)。

　　一嚣惭，陶瓷刀具的種類(lèi)及發(fā)展脈絡(luò)

　　陶瓷刀具的種類(lèi)及發(fā)展：陶瓷刀具最明顯的發(fā)展線(xiàn)條是刀片的韌性依次增強(qiáng)：氧化鋁陶瓷刀具—-復(fù)合氧化鋁陶瓷刀具--氮化硅陶瓷刀具--立方氮化硼刀具虽趋。

　　在金屬切削領(lǐng)域，氧化鋁陶瓷刀具和氮化硅陶瓷刀具合稱(chēng)為陶瓷刀具皂汞；在無(wú)機(jī)非金屬材料學(xué)中竣篷，立方氮化硼材料歸于陶瓷材料大類(lèi)尼软，立方氮化硼材料刀具的問(wèn)世熄晕，是陶瓷刀具的革命。我國(guó)河南超硬材料研究所作為國(guó)內(nèi)最早研究聚晶立方氮化硼材料刀具的研究所之一便透，最近推出純氮化硼燒結(jié)體陶瓷刀具尔网，其韌性和耐磨性能顯著增加。

　　二航厚，陶瓷刀具的性能及其在金屬切削中的應(yīng)用

　　陶瓷刀具比硬質(zhì)合金刀片相比顷歌，可承受2000℃的高溫，而硬質(zhì)合金在800℃時(shí)則變軟幔睬；所以陶瓷刀具更具有高溫化學(xué)穩(wěn)定性眯漩，可高速切削，但其缺點(diǎn)是氧化鋁陶瓷刀具的強(qiáng)度和韌性很低麻顶，容易破碎赦抖。因陶瓷刀具耐高溫，對(duì)高溫高速切削更有利辅肾，由于陶瓷熱導(dǎo)率低队萤，高溫只在刀尖轮锥，高速切削所產(chǎn)生的熱量都隨切屑帶走，所以大部分研究者認(rèn)為：氧化鋁陶瓷刀具能夠要尔，且最好高于硬質(zhì)合金切削的10倍線(xiàn)速度下進(jìn)行切削舍杜，才能真正體現(xiàn)陶瓷刀具的優(yōu)點(diǎn)。

　　為了減低陶瓷刀具對(duì)破碎的敏感性赵辕，在企圖改善其韌性既绩、提高耐沖擊性能時(shí)，加入了氧化鋯或加入碳化鈦與氮化鈦的混合物膘掀。盡管加入了這些添加劑鹤曼，但是陶瓷刀具的韌性比硬質(zhì)合金刀片還是低得多。

　　另一個(gè)提高氧化鋁陶瓷刀具韌性的方法是在材料中加入結(jié)晶紋理或碳化硅晶須榨狐，通過(guò)這些特殊的平均起來(lái)僅有1納米直徑暇创，20微米長(zhǎng)很結(jié)實(shí)的晶須，相當(dāng)程度地增加了陶瓷的韌性咱漱、強(qiáng)度和抗熱沖擊性能屈腻。單受其抗沖擊韌性限制，一直精車(chē)加工領(lǐng)域中使用温履。

　　和氧化鋁陶瓷刀具一樣姑王，氮化硅陶瓷刀具比硬質(zhì)合金刀片有更高的熱硬性。它耐高溫與機(jī)械沖擊的性能也比較好亥护，與氧化鋁陶瓷刀具相比它的缺點(diǎn)是在加工鋼時(shí)它的化學(xué)穩(wěn)定性不足盆战。可是绎彪，用氮化硅陶瓷刀具可在1450英尺/分或更高的速度下加工灰鑄鐵诈火。

　　陶瓷刀具的適合加工材質(zhì)：陶瓷刀具不能用于加工鋁，而對(duì)灰鑄鐵状答、球墨鑄鐵冷守、淬硬鋼和某些未淬硬鋼、耐熱合金則特別適合惊科∨囊。可是對(duì)這些材料而言，陶瓷刀具應(yīng)用成功馆截，還需要刀片刃口的外觀及微觀質(zhì)量保證充活，并需要最佳的切削參數(shù)。

　　三蜡娶，立方氮化硼刀具的性能及應(yīng)用

　　立方氮化硼刀具的硬度比陶瓷刀具高很多混卵，由于硬度高，與金剛石并稱(chēng)為超硬材料，常用來(lái)加工硬度高于RC48的材料淮菠，它有極好的高溫硬度--高達(dá)2000℃男公，盡管比硬質(zhì)合金刀片脆，但與陶瓷刀具相比合陵，沖擊強(qiáng)度和抗破碎性能有明顯提高码完。目前，立方氮化硼（CBN）刀具在黑色金屬加工領(lǐng)域玉唉，是耐磨性能最好的刀具材料银悄，經(jīng)過(guò)論證，立方氮化硼刀具的壽命一般是硬質(zhì)合金刀片和陶瓷刀具的幾倍到幾十倍婚拭，例如華菱超硬BN-S30牌號(hào)立方氮化硼刀具加工灰鐵材質(zhì)剎車(chē)盤(pán)淫雾，切削線(xiàn)速度600M/min，比硬質(zhì)合金刀片效率提高2倍墅波，粗加工時(shí)壽命提高6-12倍簇像，精加工時(shí)壽命是硬質(zhì)合金刀片的15-20倍；而且隨著研究的進(jìn)步帚棚，CBN刀具適應(yīng)各種高硬度復(fù)雜材料的加工芋总，華菱超硬HLCBN新研制的CBN刀具牌號(hào)，可以加工HRC70以上硬度的碳化鎢兆性，在國(guó)內(nèi)尚屬首例套尤。

　　此外，一些特制的立方氮化硼刀具（例如華菱超硬BN-S10和BN-S20牌號(hào)）能抵御大余量粗加工的切屑負(fù)荷赋荆，并能承受間斷切削加工時(shí)的沖擊以及精加工時(shí)的磨損和切削熱笋妥，這些特點(diǎn)可以滿(mǎn)足用立方氮化硼刀具粗加工淬火鋼等難加工材料。而HLCBN系列中的BN-K1牌號(hào)因其抗沖擊韌性?xún)?yōu)異窄潭，廣泛的應(yīng)用于礦山機(jī)械春宣，冶金軋輥等高硬度耐磨鑄件行業(yè)金加工中。

　　純氮化硼燒結(jié)刀片：華菱超硬最新研制成果狈孔，是一種采用純氮化硼材料制成的刀片信认，其ＣＢＮ含量達(dá)到１００％，經(jīng)過(guò)純燒結(jié)形成的氮化硼陶瓷刀具均抽，其硬度和熱傳導(dǎo)率比更高，切削高硬度黑色金屬材料時(shí)其掂，刀片刃口不會(huì)發(fā)生常見(jiàn)的受熱龜裂與缺屑油挥；與含有其它結(jié)合材料的ＣＢＮ燒結(jié)體相比較，氮化硼陶瓷刀具的使用時(shí)間可延長(zhǎng)6倍以上款熬。

　　立方氮化硼刀具適合加工材質(zhì) ：灰鑄鐵深寥，各種耐磨鑄鐵、鑄鋼，高硬度材料加工（如淬硬冷作工具鋼怀程、高速鋼袁挟、軸承鋼、粉末冶金鋼遣备、高強(qiáng)度鋼拘栅、高錳鋼、高鉻鑄鐵休贴，白口鑄鐵角涯、奧氏體鐵、硬質(zhì)合金等等钥陪。

　　四腻区，陶瓷刀具與立方氮化硼刀具應(yīng)用區(qū)別

　　立方氮化硼在材料學(xué)中雖歸于陶瓷大類(lèi)，但由于CBN螟扮，SIN份良，Al2O3，SiN材料的性能差異骏挎，陶瓷刀具不及立方氮化硼刀具的韌性和硬度酌省。所以根據(jù)其硬度和韌性的差異，在切削硬度低于50HRC以下和小切深小進(jìn)給情況下的淬火鋼工件時(shí)监氢，陶瓷刀具是較好的選擇布蔗。立方氮化硼刀具更適合于工件硬度高于50HRC情況。除此之外浪腐，需注意的是纵揍，陶瓷刀具和傳統(tǒng)鑲嵌式氮化硼刀片很少應(yīng)用于粗加工中，只有部分牌號(hào)的氮化硼刀片如BN-S20等可勝任粗加工和斷續(xù)切削议街。

　　本文作者：楊帥  單位：河南科技大學(xué)

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