氮化硅陶瓷刀具的性能特点

摘要：氮化硅陶瓷刀具是陶瓷刀具的一种，具有硬度高、高强度、耐热耐高温、抗氧化、断裂韧性良好、抗震性强、原材料丰富、制作工艺简单等性能特点，因此逐渐取代W、Ta等硬合金，广泛应用于数控机床、高速切削、加工硬件等工业领域。制作和使用氮化硅陶瓷刀具时要注意在原料上尽可能使用超细粉、刀片形状尽量简单、合理地使用不同的切削参数。下面来了解一下氮化硅陶瓷刀具的知识吧！

什么是氮化硅陶瓷刀具

氮化硅陶瓷刀具是用一种非氧化物工程陶瓷制成的数控刀具，随着切削加工生产率和降低生产成本要求的不断提高，W 、Co、Ta、Nb等金属的矿产资源正日益减少，陶瓷刀具不断发展起来，氮化硅陶瓷刀具就是其中一种。

氮化硅陶瓷刀具的性能特点

1、硬度高。一般为93～94HRA，气相沉积法制造的晶态Si3N4的显微硬度可达5000，它仅次于金刚石和立方氮化硼，但却远远高于碳化钨、碳化钛和氧化铝。所以Si3N4陶瓷刀具可具备比硬合金和氧化铝基陶瓷刀具更高的切削性能，可加工硬质合金难以加工或不能加工的高硬材料，如可以加工硬度高达65HRC的各类淬硬钢和硬化铸铁，免除退火加工所消耗的电力。其优良的耐磨性，不仅延长了刀具的切削寿命，而且还减少了加工中的换刀次数，从而保证切削工件时的小锥度和高精度，尤其在用数控机床进行高精密连续加工时，可减少对刀误差和因磨损引起的不可预测的误差，简化刀具误差补偿。

2、高强度。目前氮化硅陶瓷刀片的抗弯强度已达到750～1000Mpa，超过了高速钢，与普通硬质合金相当。

3、耐热性和抗高温氧化性特别好。即使在 1200～1450℃切削高温时仍能保持一定的硬度和强度进行长时间切削，因此允许采用远远高于硬质合金刀具的切削速度实现高速切削。其切削速度比硬质合金刀具提高3～10倍，因而能大幅度提高生产效率。实验证明，在众多的陶瓷材料中，Si3N4陶瓷具有最佳的耐热性 。

4、良好的断裂韧性。断裂韧性值是评价陶瓷刀片抗破损能力的重要指标之一，它与材料的组成、结构、工艺等因素有关。Si3N4系列陶瓷刀片的断裂韧性值优于其他系列陶瓷刀片（达 6～7MPam1/2），接近某些牌号的硬质合金刀片，因而具有良好的抗冲击能力。

5、抗热震性强。陶瓷材料的抗热震性是指其在承受急剧温度变化时，评价其抗破损能力的重要指标。Si3N4系列陶瓷刀片的抗热震性能指标ΔT ，由于其强度高、热膨胀系数低而高达600～800℃，明显优于其它系列陶瓷刀片（300～400℃），因而在高强度断续零件的毛坯加工方面，显示出独特的优越性能。

6、陶瓷刀片切削时与金属摩擦力小。切屑不易粘拼在刀片上，不易产生积屑瘤，加上可以进行高速切削，所以在条件相同时，工件表面粗糙度比较低。

7、原材料丰富。氮化硅陶瓷刀具的主要原料是自然界很丰富的氮和硅，用它代替硬质合金，可节约大量w、Co、Ta和Nb等重要战略金属。

8、制造和磨削工艺比较简单，成本较低。Si3N4陶瓷的制造工艺比较简单，不需要高温高压合成设备。Si3N4陶瓷刀具可用人造金刚石砂轮磨削和金刚石研磨膏研磨。因此，这种刀片制造成本较低，便于推广使用。

使用制作氮化硅陶瓷刀具注意事项

1、在原料上尽可能使用超细粉，在生产工艺上采取各种措施抑制晶粒长大，从而得到尽可能高的强度和韧性。

2、刀片形状尽量简单，如不开断屑槽，这样有利于生产使用和提高刀具寿命。降低刀片表而粗糙度可抑制微裂纹生长。采用负倒棱可增大刀刃强度。

3、在使用上对不同材料的工件，合理地使用不同的切削参数，可提高刀具的耐用度。

4、选择转数高、功率大、工件-机床-刀具系统刚性好的机床进行加工，以减小振动，采用高速切削充分发挥陶瓷刀具的性能。

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