Характеристики та області застосування кибориту.

Характеристики	Киборит-1	Киборит-2	Киборит-3
Кількість КНБ, %	96-97	80-84	70-75
Густина, г/см3	3,40-3,45	3,35-3,38	3,65-3,67
Твердість за Кнупом при навантаженні 10Н, ГПа	38-42	28-36*	27-30
Тріщиностійкість, МПам1/2	8-12	10 –13,5	8-12
Межа міцності при стискуванні, ГПа	3,200,15	2,90,1	2,70,1
Межа міцності на розрив, ГПа	0,37	-	-
Межа міцності при круговому згині, ГПа	0,60	-	-
Модуль пружності, ГПа	880	-	-
Коефіцієнт Пуассона	0,16
Теплопровідність, Вт/(мК)	15030	8010	7010
Термостійкість до температури, К	1400	1400	1400
Стійкість до окислення на повітрі до температури, К	1200	1200	1200
Форма виробу: одношарові пластини	Так	Так	так
Форма виробу: пластини на твердосплавній підкладці	Ні	Так	так
Діаметр ріжучої пластини, мм	6,35 – 12,7	9,5 – 33,0	9,5 – 33,0
Висота ріжучої пластини, мм	3,18	3,2 – 10,0	3,2 – 10,0
Товщина шару КНБ (двошаровий варіант), мм	-	0,9-1,6	0,9-1,6
Діаметр елемента конструкції, мм	-	20-30	20-30
Висота елемента конструкції, мм	-	15 - 25	15 – 25
Умови порізки	Лазер	Лазер	ЕІО
Призначення	Для лезової обробки спецсплавів та наплавок	1. Для лезової обробки чавунів та загартованих сталей. 2. Для виготовлення елементів конструкції апаратів високого тиску

*) твердість кибориту-2, виготовленого в стальному АВТ при тиску спікання 4 – 4,5 ГПа – 28-30 ГПа, а виготовленого в твердосплавному АВТ при тиску 5-7 ГПа – 32- 36 ГПа.

Якщо аналізувати фізико-механічні властивості кибориту, як інструментального матеріалу, то найважливішим чинником є стійкість різців стосовно до конкретних умов обробки. З огляду на деяку кореляцію між твердістю інструментального матеріалу й абразивного зносу різців, між тріщиностійкістю і руйнуванням різців відколом, варто шукати оптимальне співвідношення між твердістю і тріщиностійкістю (див. розд. 7). На рис. 8.6 приведена така діаграма для ряду інструментальних матеріалів.

Більшість PCBN-матеріалів закордонних фірм мають близькі значення тріщиностійкості (4-7 МПам^{! /2)} і твердості (27-32 ГПа). Киборит-2, маючи практично таку ж твердість (28-30 ГПа), перевершує зазначені матеріали, маючи більш високу тріщиностійкость, практично таку ж, як у твердого сплаву типу ISO K10. Ця особливість кибориту визначає перспективи розробок нових конструкційних полікристалічних матеріалів КНБ з високою в’язкістю руйнування.

Застосування кибориту на підприємствах України і Росії показало його ефективність як інструментального матеріалу, економічна доцільність використання кибориту на чорнових та напівчистових операціях точіння загартованих сталей та чавунів незаперечна.

Прикладом вищесказаного є застосування кибориту при точінні броні з сталі 110Г13Л. Випробовувались ріжучі пластини кибориту-2 форми SNMN120412T (квадратні пластини, довжина сторони 12,7 мм, висота пластини 4,76 мм, радіус заокруглення ріжучої кромки 1,2 мм, пластини зі зміцнюючою фаскою величиною 0,2 мм під кутом 20⁰).

Випробування проводилось в умовах Криворіжського гірничо-металургійного комбінату “Криворіжсталь”. Режим обробки: швидкість різання 60-90 м/хв, подача 0,18 – 0,20 мм/об., глибина різання 3-6 мм. Стійкість ріжучої пластини (до переустановки) 90-120 хв. В результаті випробовувань встановлено, що при використанні кибориту в порівнянні з використовуваними до цього ріжучих вставок з твердого сплаву ВК8 продуктивність обробки деталей з сталі 110Г13Л підвищується в 12-15 раз при одночасному підвищенні стійкості інструменту в 3-4 рази.

Випробовування пластин кибориту форми SNMN150412Т (квадратні пластини, довжина сторони 15,9 мм, висота пластини 4,76 мм, радіус заокруглення ріжучої кромки 1,2 мм, пластини зі зміцнюючою фаскою величиною 0,2 мм під кутом 20⁰) в умовах Лебединського гірничо-збагачувального комбінату (Російська Федерація) при обробці броні верхньої зі сталі 110Г13Л показало, що в порівнянні з різцями з твердого сплаву ВК8, які застосовуються на цій операції, стійкість інструменту з кибориту вища в 10-15 раз. Режими точіння киборитовими ріжучими пластинами були такими: швидкість різання 31 м/хв (максимальна для карусельного станка мод. 1540 (Краматорськ), на якому проводились випробування; подача 0,18-0,20 мм/об, глибина різання 5-7 мм.

Новою областю застосування для композитів КНБ є конструкційна кераміка. Закордонними фірмами, що спеціалізуються на випуску інструментальних композиційних матеріалів на основі КНБ, не виготовляються матеріали конструкційного призначення, тому приклад застосування кибориту в елементах конструкцій для техніки високого тиску є піонерським для матеріалів такого класу.

З композитів кибориту-2 і кибориту-3 в ІНМ НАН України були виготовлені сегменти діаметром 30 мм, висотою 25 мм для конструкції ковадл кубічного апарату високого тиску об’ємом 50 мм³ і 80 мм³. Їх випробовування проводилося в Геолого-дослідницькому центрі Потсдам, Німеччина (Geo Forschungs Zentrum Potsdam, Germany). Результати випробувань показали, що заміна твердосплавних сегментів, як правило використовуваних у таких апаратах, сегментами з кибориту-2 і кибориту-3 підвищила термін служби АВТ у 25 разів. На рис. 8.7 показано такі ковадла.

Інший приклад - з кибориту-2 і кибориту-3 в ІНМ НАН України були виготовлені сегменти ковадл для тетраедричного АВТ об’ємом 1,2 мм³ і 9 мм³. Випробування проведені в Університеті штату Нью Йорк, місто Стоні-Брук, США. В робочому об’ємі 1,2 мм³ при кімнатній температурі був досягнутий тиск 39 ГПа. Особливістю кибориту-2 є його прозорість у діапазоні довжин хвиль рентгенівського випромінювання синхрофазотрона. Це дозволило проводити наукові дослідження "in situ" в умовах високих тисків і високих температур.

Ці приклади показують можливості використання кибориту як конструкційного матеріалу в техніці високих тисків.

Шліфпорошки з кибориту мають високі фізико-механічні властивості і можуть застосовуватись для виготовлення абразивного інструменту, особливо в тих випадках, коли потрібні порошки крупних зернистостей.

Шліфпорошки кибориту одержували в результаті дроблення масивних полікристалів [247]. Зернистість виготовлених порошків була в межах від 2000/1600 до 50/40. Їх якість регламентується зерновим складом та міцністю при одноосному стиску.

В табл. 8.9 приведена міцність зерен шліфпорошків кибориту при односному стиску (навантаження руйнування). Для порівняння приведені дані руйнуючого навантаження для порошків тієї ж зернистості з гексаніту-А, одержаних прямим синтезом (СГА) та шляхом дроблення масивних заготовок гексаніту-Р (ДГА).

Для шліфпорошків з кибориту характерне різке підвищення міцності зі збільшенням їхньої зернистості. Це пояснюється зниженням вмісту в шліфпорошках крупних зернистостей плоских гострих осколків, підвищенням ізометричності зерен [247]. Середнє значення коефіцієнта форми шліфпорошків знаходиться в межах 1,45 - 1,75 в залежності від зернистості. При цьому в крупнозернистих порошках знаходиться до 30% ізометричних частинок з коефіцієнтом форми 1,10 - 1,25.

Абразивна спроможність дрібнозернистих шліфпорошків з кибориту, визначена за методикою ДЕРЖСТАНДАРТ 9206-80, значно більше, ніж алмазних порошків відповідних зернистостей (табл. 8.10).

Таблиця 8.8