隨著現代制造技術的發展，傳統硬質合金刀具已難以滿足新型難加工材料的生產需要。氮化硅陶瓷刀具以其高的硬度、強度，良好的斷裂韌性、抗高溫氧化性和抗熱震性而受到青睞，應用于難加工超硬材料切割、高速切削等領域。下面，小編給大家介紹一下這個氮化硅陶瓷刀具是如何在超硬材料加工中脫穎而出的。

圖一 氮化硅陶瓷刀具

一、氮化硅陶瓷刀具的制備

氮化硅陶瓷刀具的制備中，其中通常采用的方法為：用無水乙醇作為介質，然后加入氮化硅粉末與燒結助劑混合造粒，再經過一系列的加工，最后制得其產品，生產工藝也較為簡單。其具體制備流程如下圖所示：

圖二 氮化硅陶瓷刀具的工藝流程圖

（無水乙醇作用：可以避免副反應的發生以及引入雜質）

二、氮化硅陶瓷刀具的優勢

與硬質合金刀具相比，氮化硅陶瓷刀具優勢明顯，具體表現在哪些方面，您看完下文之后，就會知道它是如何完勝硬質合金刀具的。

①硬度高，氮化硅陶瓷刀具的HRA值一般為91-93（HRA一般用來表示軟硬材質的硬度指數），從而耐磨性好，可以加工傳統刀具難以加工或根本不能加工的高硬材料，如加工硬度達HRC65的各類淬硬鋼和硬化鑄鐵（其中60HRA≈20HRC）。

②它可以對高硬度材料進行粗、精加工，也可進行銑削、刨削、斷續切削等沖擊力很大的加工。

③氮化硅陶瓷制得的刀具可以進行高速切削，實現對高硬材料的“以車銑代磨”功能，簡化加工工藝和提高加工效率，達到節省工時、電能、機床臺數和廠房面積等效果。

④氮化硅陶瓷刀片切削時與金屬摩擦力小，致使切削不易粘接在刀片上，加工工件粗糙度較低。  

⑤刀具耐用度比傳統刀具高幾倍甚至幾十倍，減少了加工中的換刀次數，保證被加工工件的均一性，確保一定的小錐度和高精度。  

⑥刀具采用地殼中最豐富的元素硅為原料，可節省大量鎢、鈷、鈦等戰略性金屬材料。

三、氮化硅陶瓷刀具的應用

正是由于氮化硅陶瓷刀具優異的性能，所以在很多領域都可以看到它的身影，尤其在超硬材料的加工中，它更是出類拔萃，下面就由小編舉幾個例子給大家看看。

①高錳鋼加工

高錳鋼在切削加工時易產生加工硬化現象，刀具磨損逐漸加劇，產生“讓刀”現象（指高錳鋼在加工過程中產生變形、尺寸偏差等現象），使加工后表面粗糙度難以達到技術要求，加工效率很低。采用氮化硅陶瓷刀具，可以避免加工中途換刀，且刀具摩擦系數小，可以有效改善粗糙度。

②超硬鑄鐵加工

采用復合氮化硅陶瓷刀具加工冷硬鑄鐵軋輥，刀具壽命比硬質合金增加四倍；且用其加工超硬鎳合金噴焊輥套，切削效率跟速度都會明顯提高，可以節約工時跟成本，提高經濟效益。

③汽車零件的加工

銑缸蓋板、車缸套、汽車剎車盤等一系列零件采用復合氮化硅陶瓷刀片加工，可提高效率，比如加工銑刀盤，可使其轉速從92r/min提高到275r/min。

④軸承的加工

滾動軸承長期采用粗車、精車、淬火、粗磨、精磨的工藝。如GCr15精鍛軸承毛坯在淬硬至63HRC后發生變形且余量不均，直接進入自動磨床粗磨時往往“卡殼”，嚴重時甚至將磨床主軸燒毀。而將軸承環淬火前的精車工序和淬火后的粗磨工序合并為淬火后的陶瓷刀具精車工序，工件完全達到規定的尺寸和幾何精度要求，實現了“以車代磨”，大大提高了加工效率。

⑤其他方面

在機械、冶金、礦山、鐵路機車、航天航空、精密儀器、模具等領域都可通過采用氮化硅陶瓷刀具來改革工藝，大幅度提高生產效率，節省能源，降低成本。

四、總結

因為氮化硅陶瓷刀具是一類新發展起來的性能優異、用途廣泛的高新技術陶瓷刀具，所以價格也較昂貴，隨著它技術的不斷成熟跟市場不斷的推廣應用，在超硬材料加工中的應用也會不斷壯大，給工業部門帶來更大的經濟效益。在不久的未來，相信它將會被應用到更多領域，價格更平民化，甚至是成為人們的生活用品。

參考文獻：

1、周彬.氮化硅陶瓷刀具的發展和應用[J].山西科技.

2、覃波. 新型氮化硅陶瓷刀具的生產與應用[A]. 

粉體圈 編輯：華子