立方氮化硼性能特點

立方氮化硼（cubic boron nitride）：立方結(jié)構(gòu)的氮化硼,分子式為BN,其晶體結(jié)構(gòu)類似金剛石,硬度略低于金剛石，為HV72000～98000兆帕,常用作磨料和刀具材料。1957年,美國的R.H.溫托夫首先研制成立方氮化硼。但至今尚未發(fā)現(xiàn)天然的立方氮化硼。

立方氮化硼是超硬材料之一，它是氮化硼的化合物，是在越50Kbr的高壓及1700℃的高溫下形成的，它的硬度僅次于金剛石。 

立方氮化硼硬度大

立方氮化硼是現(xiàn)階段最硬的材料之一，其微觀硬度大約為(8000～9000HV)，僅次于金剛石(9000～10000HV)的硬度，立方氮化硼的晶體結(jié)構(gòu)與金剛石相似，也屬面心立方晶系，不僅晶格常數(shù)（a=3.615A）相近（金剛石a=3.567A），且晶體中化學(xué)鍵的類型也相同。原子都由共價鍵連接。立方氮化硼的共價鍵是飽和的，鍵的方向性和結(jié)合力都很強，具有接近金剛石的硬度和抗壓強度。立方氮化硼微粉的顯微硬度為HV8000—9000。在加工淬硬鋼及灰鑄鐵時，立方氮化硼刀具的耐磨性比硬度合金、陶瓷和金剛石刀具都高得多。有一定的韌性，它不僅可用于加工強硬的鑄鐵，還可加工強度大、硬度高及熱敏性高的鋼件或其它合金材料。表1列出了一些堅硬物質(zhì)的硬度值，以供比較。

立方氮化硼熱穩(wěn)定性好

立方氮化硼的耐熱性可達1400～1500℃，在高溫1200℃下仍可保持硬度不變，比金剛石的耐熱性(700～800℃) 幾乎高出一倍，立方氮化硼在1370℃以上才由立方晶格而開始轉(zhuǎn)化。立方氮化硼在不同溫度下的硬度比A1203+TiC陶瓷及硬質(zhì)合金都高。立方氮化硼具有抵抗周期性高溫作用的能力，由于立方氮化硼的這一特性，用來高速加工高溫合金(如高鎳或高鈷基耐熱合金)時，立方氮化硼刀具的切削速度可以為硬質(zhì)合金的4～6倍。

立方氮化硼和金剛石不一樣，立方氮化硼是化學(xué)惰性特別大的物質(zhì)，在中性的，還原性的氣體中，對酸堿都是穩(wěn)定的。與碳只是在2000℃時才起反應(yīng)，它與鐵系元素親和力小，直到1200～1300℃時也不易與鐵系元素起化學(xué)反應(yīng)。金剛石的熱穩(wěn)定性欠佳，在700～800℃就開始碳化，形成C02而完全失去硬度。且易于與鐵系元素起反應(yīng)，因此金剛石刀具不適宜于加工鋼鐵材料。立方氮化硼沒有金剛石的這個缺點，故能加工許多以前不能加工的硬質(zhì)材料。  研究表明，立方氮化硼與各種材料的粘接和擴散作用比硬質(zhì)合金小得多。立方氮化硼有很高的抗氧化能力，在1000℃時也不會產(chǎn)生氧化現(xiàn)象，但是立方氮化硼在高溫下與水要起化學(xué)反應(yīng)（立方氮化硼+3H2O→H3BO3+NH3）。由于水解作用，造成大量立方氮化硼被磨損。因此在濕式切削時，要注意選擇切削液。在高溫下切削時，一般采用干切削。  與碳元素的親和力小，所以十分適宜于加工黑色金屬，而能保持較高的耐用度，聚晶立方氮化硼（P立方氮化硼）可用于切削加工，多用于難加工材料的切削加工，但立方氮化硼最為廣泛應(yīng)用于切削加工。

立方氮化硼具有良好的導(dǎo)熱性

立方氮化硼的導(dǎo)熱性雖趕不上金剛石，但都大大高于高速鋼、陶瓷和硬質(zhì)合金。立方氮化硼刀具的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度的提高而增加，而氧化鋁陶瓷刀具的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度的提高而減少，在高溫下，二者的導(dǎo)熱系數(shù)相差極大。單從這點看，立方氮化硼刀具高速切削性能應(yīng)優(yōu)于氧化鋁陶瓷刀具。  

立方氮化硼刀具具有較低的摩擦系數(shù)

立方氮化硼刀具與淬火鋼的摩擦系數(shù)約為0.2—0.3，由于摩擦系數(shù)較小，可相應(yīng)減少切削力和降低切削溫度。

立方氮化硼線(膨)脹系數(shù)較小

由表2可見，立方氮化硼的線(膨)脹系數(shù)較小，可以保證足夠的加工精度。

由于立方氮化硼上述優(yōu)良特性，使它能成為一種優(yōu)異的刀具材料，但十全十美的 刀具材料是沒有的，每一種刀具材料都有其合理的應(yīng)用范圍和使用條件。立方氮化硼刀具也是這樣，由于它價格昂貴，其合理使用顯得尤為重要。