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陶瓷材料
陶瓷刀具材料隨著其組成結構和壓制工藝的不斷改進，特別是納米技術的進展，使得陶瓷刀具的增韌成為可能，在不久的將來，陶瓷可能繼高速鋼、硬質合金以後引起切削加工的第3次革命。 陶瓷刀具具有高硬度(HRA91~95)、高強度(抗彎強度為750~1000MPa)，耐磨性好，化學穩定性好，抗粘結性能良好，摩擦係數低且價格低廉等優點。 不僅如此，陶瓷刀具還具有很高的高溫硬度，1200°C時硬度達到HRA80.
正常切削時，陶瓷刀具耐用度極高，切削速度可比硬質合金提高2~5倍，特別適合高硬度材料加工、精加工以及高速加工，可切削硬度達HRC65的各類淬硬鋼和硬化鑄鐵等。 常用的有：氧化鋁基陶瓷、氮化矽基陶瓷、金屬陶瓷和晶須增韌陶瓷。
氧化鋁基陶瓷刀具比硬質合金有更高的紅硬性，高速切削狀態下切削刃一般不會產生塑性變形，但它的強度和韌性很低，為改善其韌性，提高耐衝擊性能，通常可加入ZrO或TiC和TiN的混合物，另一種方法是加入純金屬或碳化矽晶須。 氮化矽基陶瓷除紅硬性高以外，還具有良好的韌性，與氧化鋁基陶瓷相比，它的缺點是在加工鋼時易產生高溫擴散，加劇刀具磨損，氮化矽基陶瓷主要應用於斷續車削灰鑄鐵及銑削灰鑄鐵。
金屬陶瓷是一種以碳化物為基體材料，其中TiC為主要的硬質相(0.5~2μm)，它們通過Co或Ti粘結劑結合起來，是一種與硬質合金相似的刀具，但它具有較低的親和性、良好的摩擦性及較好的耐磨性。 它比常規硬質合金能承受更高的切削溫度，但缺乏硬質合金的耐衝擊性、強力切削時的韌性以及低速大進給時的強度。 近年通過大量的研究、改進和採用新的製作工藝，其抗彎強度和韌性均有了很大提高，如日本三菱金屬公司開發的新型金屬陶瓷NX2525及瑞典山德維克公司開發的金屬陶瓷刀片新品CT系列和塗層金屬陶瓷刀片系列，其晶粒組織的直徑細小至1μm以下，抗彎強度和耐磨性均遠高於普通的金屬陶瓷，大大拓寬了其應用範圍。
立方氮化硼(CBN)
CBN的硬度和耐磨性
僅次於金剛石，有極好的高溫硬度，與陶瓷相比，其耐熱性和化學穩定性稍差，但衝擊強度和抗破碎性能較好。 它廣泛適用於淬硬鋼(HRC≥50)、珠光體灰鑄鐵、冷硬鑄鐵和高溫合金等的切削加工，與硬質合金刀具相比，其切削速度可提高一個數量級。
CBN 含量高的複合聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具硬度高、耐磨性好、抗壓強度高及耐衝擊韌性好，其缺點是熱穩定性差和化學惰性低，適用於耐熱合金、鑄鐵和鐵系燒結金屬的切削加工。 PCBN刀具中CBN顆粒含量較低，採用陶瓷作粘結劑，其硬度較低，但彌補了前一種材料熱穩定性差、化學惰性低的特點，適用淬硬鋼的切削加工。
在切削灰鑄鐵和淬硬鋼時，可選擇陶瓷刀具或CBN刀具，為此，應進行成本效益和加工質量分析，以確定選擇哪一種。 圖3為Al2O3、Si3N4和CBN刀具加工灰鑄鐵後刀面磨損情況，如圖3所示，PCBN刀具材料切削性能優於Al2O3和Si3N4.但在淬硬鋼乾式切削時，Al2O3陶瓷的成本低於PCBN材料。 陶瓷刀具有良好的熱化學穩定性，但卻不及PCBN刀具的韌性和硬度。 在切削硬度低於 HRC60以下和採用小進給量時，陶瓷刀具是較好的選擇。 PCBN 刀具適於切削硬度高於HRC60的工件，尤其在自動化加工和高精度加工時更為適用。 除此之外，在相同後刀面磨損情況下，PCBN刀具切削後的工件表面殘餘應力也比陶瓷刀具相對穩定。
來源機械專家網
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