立方氮化硼（CBN）刀具材料的種類、性能和特點及刀具應(yīng)用

用與金剛石制造方法相似的方法合成的第二種超硬材料—立方氮化硼(CBN)，在硬度和熱導(dǎo)率方面僅次于金剛石，熱穩(wěn)定性極好，在大氣中加熱至10000C也不發(fā)生氧化。CBN對于黑色金屬具有極為穩(wěn)定的化學(xué)性能，可以應(yīng)用于鋼鐵制品的加工。

⑴ 立方氮化硼刀具的種類

立方氮化硼(CBN)是自然界中不存在的物質(zhì)，有單晶體和多晶體之分，即CBN單晶和聚晶立方氮化硼(Polycrystallinecubic bornnitride，簡稱PCBN)。CBN是氮化硼(BN)的同素異構(gòu)體之一，結(jié)構(gòu)與金剛石相似。PCBN（聚晶立方氮化硼）是在高溫高壓下將微細(xì)的CBN材料通過結(jié)合相(TiC、TiN、Al、Ti等)燒結(jié)在一起的多晶材料，是目前利用人工合成的硬度僅次于金剛石的刀具材料，它與金剛石統(tǒng)稱為超硬刀具材料。PCBN主要用于制作刀具或其他工具。

PCBN刀具可分為整體PCBN刀片和與硬質(zhì)合金復(fù)合燒結(jié)的PCBN復(fù)合刀片。

PCBN復(fù)合刀片是在強度和韌性較好的硬質(zhì)合金上燒結(jié)一層O.5～1.0mm厚的PCBN而成的，其性能兼有較好的韌性和較高的硬度及耐磨性，它解決了CBN刀片抗彎強度低和焊接困難等問題。

⑵ 立方氮化硼的主要性能、特點

立方氮化硼的硬度雖略次于金剛石，但卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他高硬度材料。CBN的突出優(yōu)點是熱穩(wěn)定性比金剛石高得多，可達(dá)1200℃以上(金剛石為700～800℃)，另一個突出優(yōu)點是化學(xué)惰性大，與鐵元素在1200～1300℃下也不起化學(xué)反應(yīng)。立方氮化硼的主要性能特點如下。

①高的硬度和耐磨性：CBN晶體結(jié)構(gòu)與金剛石相似，具有與金剛石相近的硬度和強度。PCBN特別適合于加工從前只能磨削的高硬度材料，能獲得較好的工件表面質(zhì)量。

②具有很高的熱穩(wěn)定性：CBN的耐熱性可達(dá)1400～1500℃，比金剛石的耐熱性(700～800℃)幾乎高l倍。PCBN刀具可用比硬質(zhì)合金刀具高3～5倍的速度高速切削高溫合金和淬硬鋼。

③優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性：與鐵系材料到1200—1300℃時也不起化學(xué)作用，不會像金剛石那樣急劇磨損，這時它仍能保持硬質(zhì)合金的硬度；PCBN刀具適合于切削淬火鋼零件和冷硬鑄鐵，可應(yīng)用于鑄鐵的高速切削。

④具有較好的熱導(dǎo)性：CBN的熱導(dǎo)性雖然趕不上金剛石，但是在各類刀具材料中PCBN的熱導(dǎo)性僅次于金剛石，大大高于高速鋼和硬質(zhì)合金

⑤?具有較低的摩擦系數(shù)：低的摩擦系數(shù)可導(dǎo)致切削時切削力減小，切削溫度降低，加工表面質(zhì)量提高。

⑶ 立方氮化硼刀具應(yīng)用：

立方氮化硼適于用來精加工各種淬火鋼、硬鑄鐵、高溫合金、硬質(zhì)合金、表面噴涂材料等難切削材料。加工精度可達(dá)IT5(孔為IT6)，表面粗糙度值可小至Ra1.25～0.20μm。

立方氮化硼刀具材料韌性和抗彎強度較差。因此，立方氮化硼車刀不宜用于低速、沖擊載荷大的粗加工；同時不適合切削塑性大的材料(如鋁合金、銅合金、鎳基合金、塑性大的鋼等)，因為切削這些金屬時會產(chǎn)生嚴(yán)重的積屑瘤，而使加工表面惡化。