2.3. Сверхтвердые материалы

К сверхтвердым относят материалы, твердость и износостойкость которых превышает твердость и износостойкость твердых сплавов.

К основным группам относятся естественные и искусственные алмазы, нитрид бора (композиты) и минералокерамика.

Эти материалы относятся к группе теплостойких инструментальных материалов, которые сохраняют свои свойства до температуры от 800 - 2000^о С.

2.3.1. Алмазы

Алмаз – минерал, по химическому составу представляющий собой разновидность углерода с небольшим количеством примесей окислов железа, кремния, титана, магния, алюминия, кальция, меди. Режущие свойства и стойкость алмазных инструментов определяются физическими и механическими свойствами алмаза – его теплопроводностью, величиной коэффициента трения, модуля упругости, твердостью. Алмазы имеют теплопроводность в несколько раз превышающую теплопроводность других инструментальных материалов. Алмазы могут быть природные и синтетические.

2.3.2. Синтетические поликристаллические материалы (композиты)

Поликристаллические сверхтвердые материалы, используемые в качестве инструментальных для лезвийного инструмента являются плотными модификациями углерода и нитрида бора (ВN). Углерод и нитрид бора могут существовать в виде различных полиморфных модификаций, отличающихся друг от друга строением кристаллической решетки.

Для чистовой обработки труднообрабатываемых материалов и закаленной стали применяют режущий инструмент, оснащенный пластинами из синтетических поликристаллических сверхтвердых материалов на основе нитрида бора – композитов. В исходный нитрид бора вводят различные легирующие добавки и наполнители и получают прочно связанные мельчайшие кристаллиты (поликристаллы). К группе сверхтвердых материалов относятся композит 01 (эльбор-Р), композит 02 (белбор), композит 03 (петбор), композит 10 (гексанит-Р).

Нитрид бора обладает очень высокой твердостью и теплостойкостью. Скорость резания при обработке закаленной стали 70 – 150 м/мин.

Физические и механические свойства синтетических поликристаллических материалов смотри в приложении А, таблица А8.

Применение и состав синтетических поликристаллических материалов смотри в приложении А, таблица А9.

2.3.3. Минералокерамические материалы

Минералокерамические материалы изготавливаются в форме пластинок и устанавливаются в резцовую вставку механическим путем, приклеиванием или припаиванием и делятся на следующие группы:

1. Оксидная керамика состоит из оксида алюминия (99%) с незначительными добавками оксида магния и других элементов. К ней относятся марки ЦМ-332, ВШ.

2. Оксидно- карбидная керамика состоит из оксида алюминия (60-80%), карбидов и окислов тугоплавких металлов. К ней относятся марки ВОК-60, ВОК-63, В-3.

3. Оксинитридная керамика состоит из нитридов кремния и тугоплавких материалов с включением оксида алюминия и некоторых других компонентов. К ней относится силинит-Р.

Эти материалы обладают высокой твердостью, красностойкостью (до 1200⁰С). Однако они отличаются низкой прочностью при изгибе (350-400 МН/м²) и большой хрупкостью, что приводит к частым выкрашиваниям и поломкам пластинок при работе.

Существенным недостатком минералокерамики является ее крайне низкое сопротивление циклическому изменению температуры. Вследствие этого даже при небольшом числе перерывов в работе на контактных поверхностях инструмента появляются микротрещины, которые приводят к его разрушению даже при небольших усилиях резания. Это обстоятельство ограничивает применение минералокерамического инструмента. Механические свойства керамики смотри в приложении А, таблица А10, 12.

Применение сверхтвердых минералокерамических материалов смотри в приложении А таблица, А11.

Основные марки керамики различных стран и область их применения приведены в приложении А, таблица А

Характеристики инструментальных материалов представлены в приложении А, таблица А12.