产品科普:认识立方氮化硼(CBN)


立方氮化硼,作为在特定高温高压条件下由六方氮化硼和触媒合成的产物,是继人造金刚石之后,材料科学领域中的又一重大突破。它以其卓越的硬度、热稳定性、化学惰性,以及优异的透红外性和较宽的禁带宽度等性能,成为了工业界关注的焦点。立方氮化硼的硬度仅次于金刚石,而其热稳定性则远超金刚石,且对铁系金属元素展现出了显著的化学稳定性。
立方氮化硼作为一种卓越的超硬刀具材料,已广泛应用于钢、铁等黑色金属的加工,特别是在加工高温合金、火钢和冷硬铸铁等难以加工的材料方面,表现出了显著的优势。此外,它也非常适合现代数控机床的加工需求,为金属加工领域带来了革命性的变化。

 


聚晶立方氮化硼以其高达2700~5000HV的硬度,再次证明了其作为超硬材料的地位,仅次于金刚石。其抗弯强度和断裂韧性位于硬质合金和陶瓷之间,而热稳定性则显著优于人造金刚石,能在1300℃的高温下保持切削性能,同时展现出极高的抗氧化能力,在1000℃时亦无氧化现象。此外,立方氮化硼对铁元素的化学惰性也远胜于人造金刚石,即使在1200至1300℃的高温下,与铁系材料亦不易发生化学反应。然而,值得注意的是,在约1000℃的温度下,立方氮化硼会与水发生水解作用,导致大量CBN被磨耗,因此在使用PCBN刀具进行湿式切削时,需特别选择适合的切削液种类。

 


立方氮化硼以单晶体和多晶烧结体两种形式存在。单晶体的立方氮化硼是通过在压力范围3000~8000兆帕、温度范围800~1900℃的条件下,将六方氮化硼与特定触媒进行合成制得。这些触媒材料主要选自碱金属、碱土金属、锡、铅、锑以及它们的氮化物。立方氮化硼的晶形展现出丰富的多样性,包括四面体的截锥、八面体、歪晶和双晶等结构。

在工业生产中,立方氮化硼制品的颜色包括黑色、琥珀色,并存在表面镀金属的类型,其颗粒尺寸通常小于1毫米。这种材料显著地展示了优于金刚石的热稳定性和对铁族金属的化学惰性。因此,利用立方氮化硼制造的磨具特别适用于加工既硬又韧的材料,如高速钢、工具钢、模具钢、轴承钢、镍和钴基合金以及冷硬铸铁等。在使用立方氮化硼磨具进行钢材磨削时,通常能够获得极高的磨削比和卓越的加工表面质量,显示出其出色的加工效率和效果。