1.氮化硼超硬材料简介

立方氮化硼（英文缩写CBN）是由六方氮化硼和触媒在高温高压下合成的超硬材料。这种超硬材料在已工业化应用的超硬材料中，硬度仅次于金刚石。立方氮化硼热稳定性远高于金钢石，对铁系金属元素有较大的化学稳定性，因此立方氮化硼磨具在铁基金属制品切削、磨削加工领域应用广泛，性能十分优异。

立方氮化硼有单晶体和多晶烧结体两种。单晶体是把六方氮化硼和触媒在压力为3000～8000兆帕、温度为800～1900℃ 范围内制得。典型的触媒材料选自碱金属、碱土金属、锡、铅、锑和它们的氮化物。立方氮化硼的晶形有四面体的截锥、八面体、歪晶和双晶等。工业生产的立方氮化硼有黑色、琥珀色和表面镀金属的,颗粒尺寸通常在1毫米以下。

2.氮化硼聚晶在金属切削领域的应用

立方氮化硼聚晶（PCBN）刀具是由许多细晶粒（0.1~100微米）CBN聚结而成的一类超硬材料产品。

它除了具有高硬度、高耐磨性外，还具有高韧性、化学惰性、红硬性等特点，并可用金刚石砂轮开刃修磨。在切削加工的各个方面都表现出优异的切削性能，能够在高温下实现稳定切削，特别适合加工各种淬火钢、工具钢、冷硬铸铁等高硬度难加工材料。刀具切削锋利、保形性好、耐磨性能高、单位磨损量小、修正次数少、利于自动加工，适用于从粗加工到精加工的所有切削加工。

PCBN具有CBN的大部分性能，又克服了CBN单晶晶面方向性解理的缺点,具有较多的性能优势：

1、高硬度。PCBN刀具的硬度仅次于金刚石，大大高于硬质合金和陶瓷刀具，因此可以加工硬度为ＨＲＣ６０以上的淬硬钢、铸铁和硬质合金。

2、高耐磨性。PCBN刀具的耐磨性远远高于硬质合金和陶瓷，其使用寿命通常是陶瓷刀具的３～５倍，硬质合金刀具的５～１５倍。

3、高化学惰性。PCBN与铁族元素及其合金材料在１２００～１３００℃时不易发生化学反应，克服了聚晶金刚石刀具与铁的化学亲和性；具有较高的抗氧化能力，对各种材料的粘结、扩散作用比硬质合金小得多。

4、高热稳定性。PCBN的耐热性可以达到１４００℃，比金刚石刀具（７００～８００℃）高得多．经使用证明１１００℃以上的切削温度仍能维持高锋利的切削性能，适合于干式切削。

5、高导热性。在各类刀具材料中，PCBN的导热系数是７９．５４Ｗ／（ｍ·ｋ），仅次于金刚石，远远好于硬质合金，且随着温度的升高，PCBN的导热性能还会有所提高。

6、低摩擦系数。与其他刀具材料相比，PCBN摩擦系数低。PCBN与不同材料间的摩擦系数大致为0.1～0.3，而硬质合金为0.4～0.6，而且随着切削速度的提高，摩擦系数呈减小趋势，从而使切削力减小，并减少刀屑粘刀现象。