现代切削技术正向着高速度、高精度、高效率的方向发展,与此同时,切削技术对刀具性能的要求也越来越高。聚晶立方氮化硼作为利用人工方法合成的硬度仅次于天然金刚石的新型刀具材料,是目前高速切削铁系金属最合适的刀具材料。 聚晶立方氮化硼(PCBN)于上世纪由美国GE公司首先研制成功,由于PCBN材料具有高的硬度和耐磨性、很高的热稳定性和高温硬度、优良的化学稳定性以及较好的导热性和较低的摩擦系数。
1 高的硬度和耐磨性
硬度是异形刀片材料应具备的基本特性。刀具要从工件上切下切屑,其硬度必须比工件材料的硬度大。切削金属所用刀具的切削刃硬度,一般都在60HRC以上。耐磨性是材料抵抗磨损的能力。一般来说,刀具材料的硬度越高,其耐磨性就越好。组织中的硬质点(碳化物、氮化物等)的硬度越高,数量越多,颗粒越小,分布越均匀,则耐磨性越好。耐磨性还与材料的化学成分、强度、显微组织及摩擦区的温度有关。可用公式表示材料的耐磨性WR:
WR=KIC0.5E-0.8H1.43式中:H——材料硬度(GPa)。硬度愈高,耐磨性愈好。KIC——材料的断裂韧性(MPa·m?)。KIC愈大,则材料受应力引起的断裂愈小,耐磨性愈好。E——材料的弹性模量(GPa)。E很小时,由于磨粒引起的显微应变,有助于产生较低的应力,耐磨性提高。
2 足够的强度和韧性 异形刀片
要使刀具在承受很大压力,以及在切削过程经常出现的冲击和振动条件下工作,而不产生崩刃和折断,刀具材料就必须具有足够的强度和韧性。
3 高的耐热性(热稳定性)
耐热性是衡量刀具材料切削性能的主要标志。它是指刀具材料在高温条件下保持一定的硬度、耐磨性、强度和韧性的性能。
刀具材料还应具有在高温下抗氧化的能力以及良好的抗粘结和抗扩散的能力,即刀具材料应具有良好的化学稳定性。