軸承鋼可以打菜刀嗎
隨著科技的不斷髮展， 對一些更堅固、更輕、更耐磨材料的需求也在不斷增加， 在現代工業尤其是汽車工業及航空航天工業中， 複合材料及耐磨有色金屬材料被大量使用， 而採用普通刀具加工這類材料卻難以勝任， 如高矽鋁合金， 纖維增強塑膠， 金屬基複合材料及強化木地板等。因此， 超硬材料切削刀具的應用隨之越來越多。但作為切削刀具材料， 目前常用的主要有工具鋼 （碳素工具鋼、合金工具鋼） ， 高速鋼， 硬質合金， 陶瓷等。
超硬材料主要是指金剛石
、立方氮化硼等， 超硬材料刀具目前主要有單晶金剛石刀具（MC）
， 高溫高壓合成的聚晶金剛石 （PCD） 刀具
，
化學氣相沉積 （CVD） 的金剛石刀具
，
高溫高壓合成的聚晶立方氮化硼 （PCBN） 刀具等
，
像PCBN與PCD相關知識筆者已經詳細介紹過了，大家可以檢視往期作品詳細瞭解，下面筆者僅對超硬刀具的特性及應用做補充講解。
MCD單晶金剛石刀具
單晶金剛石是迄今為止所發現的最硬、熱傳導率最好的材料。單晶金剛石材料質地緻密， 經過精細研磨， 切削刃口質量極好， 刃口半徑可達0。01~0。002μm， 再加上它與被加工材料間的摩擦係數小， 與非鐵金屬無親和力， 切削易排出， 切削的工件表面呈連續狀。但由於單晶金剛石具有解理面， 在受衝擊時會出現脆性， 易被破壞， 並且單晶金剛石用於製作切削刀具必須是大顆粒 （重量大於0。1g， 長度大於3mm） ， 且其價格昂貴， 因此， 對其設計製造要求較高， 特別是定向、固接、研磨等。單晶金剛石切削刀具主要用於表面光潔度、幾何形狀和尺寸精度有極高要求的超精密加工 （尺寸精度0。1μm~1。0μm、表面粗糙度≤0。01μm） 的應用領域， 如陀螺儀、反射鏡、多面鏡、磁碟以及其他刀具暫不能解決的其它領域。
聚晶金剛石PCD刀具
PCD是由金剛石微粉與其相關結合劑在高溫高壓下燒結而成的， PCD與單晶金剛石相比， 其硬度低於單晶金剛石， 但由於金剛石晶粒是無序排列， 比單晶金剛石具有良好的韌性、且各向同性。PCD與硬質合金相比， 耐磨性為硬質合金的100多倍， 硬度為硬質合金的2~4倍， 而其壽命則為硬質合金的幾十至數百倍。
PCD的特性， 在很大程度上受金剛石微粉的粒度和含量的影響。 PCD的耐磨性和抗彎強度多與金剛石燒結體中金剛石微粉的平均粒徑有著密切關係。粒度越粗， PCD的耐磨性越好， 但抗彎強度低， 易崩刃， 很難製作高精度的切削刃；粒度越細， PCD的刃口越鋒利， 抗彎強度好， 但耐磨性下降了。並且由於金剛石與含鐵、鈷或鎳的金屬在正常加工溫度下， 易發生化學反應， 所以一般不宜用金剛石刀具加工鐵系金屬， 鈷基、鎳基合金， 主要用於加工有色金屬及非金屬。PCD在許多製造工業領域， 尤其是汽車和木材加工工業， 成為傳統的硬質合金刀具的高效能替代產品。
PCBN刀具
CBN是自然界中不存在的物質， 是由六方氮化硼轉化而成， CBN也有單晶和多晶之分， 單晶CBN的硬度僅次於金剛石， 因難以製成大顆粒的單晶， 目前主要用於製造磨具。聚晶CBN （PCBN） 的製造方法及特點大致同PCD。其硬度高 （努氏硬度30~40GPa） 、耐磨性好、且各向同性， 主要用於製作切削刀具。
與金剛石相比， CBN的突出優點是熱穩定性比金剛石高得多， 可達1200℃~1300℃ （金剛石僅700℃~800℃） ， 且在800℃的高溫下， 硬度也高於常溫下的硬質合金和陶瓷材料， 因此PCBN刀具可成倍提高切削速度， 進行高速切削和乾式切削， 成倍提高加工效率， 降低加工成本。
CBN的另一突出優點是化學穩定性好， 與鐵族金屬在1200℃~1300℃下也不起化學反應， 與金剛石刀具形成互補， 用於加工黑色金屬， 進行硬態切削， 實現以車代磨， 縮短加工週期。
PCBN材料的效能主要與CBN的含量、粒度及結合劑的種類有關。按其組織大致可分為兩類：一類是Cο等作粘結相， 高CBN含量、高硬度、高熱傳導率的PCBN， 主要用於粗加工， 切削高硬度合金鋼、耐磨鑄鐵、硬質合金等較優。另一類是以陶瓷作粘結相， 低CBN含量、細粒度、耐高溫的PCBN， 主要用於精加工， 切削材料以淬火鋼、模具鋼、軸承鋼等為主。
CVD金剛石刀具
CVD金剛石是採用化學氣相沉積的方法制備的一種全晶質多晶純金剛石材料。CVD金剛石膜由於是純金剛石材料， 幾乎不含雜質， 晶體完整性好， 其硬度、熱穩定性、熱導率等高於高溫高壓合成的聚晶金剛石， 接近單晶金剛石。但由於CVD金剛石多為多晶體結構， 所以CVD金剛石的效能介於PCD和單晶金剛石之間。
CVD金剛石用於製作切削刀具， 目前大致可分成二種：一是它呈膜狀附著於基體表面， 厚度在0。03mm以內， 稱為CVD金剛石薄膜， 例如可以沉積到如鐵、立銑刀、可轉位機夾刀等刀具上， 但由於受結合強度、切削刃口易圓弧化等因素的制約， 目前仍多為研發， 沒有得到廣泛的應用。
另一種是它可以脫離基體， 沉積厚度達1mm左右的CVD金剛石厚膜， 經機械處理、高溫釺焊到刀體上製成切削刀具， 多稱CVD金剛石厚膜刀具。由於CVD金剛石厚膜屬多晶純金剛石， 因此其效能介於PCD和單晶金剛石之間， 既有單晶金剛石的高硬度、高熱導率、不導電、低摩擦係數、易排屑、不易產生切削瘤， 同時也具有PCD的各向同性， 易生產製造等。但CVD金剛石刀具的鋒利性不如單晶金剛石刀具， 抗衝擊韌性不如PCD刀具。
本次關於幾款超硬刀具的介紹就到這裡了，點個關注瞭解更多超硬刀具行業知識以及切削方案！