隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)硬質(zhì)合金刀具已難以滿足新型難加工材料的生產(chǎn)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(yīng)用于難加工超硬材料切割、高速切削等領(lǐng)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(zhì)，然后加入氮化硅粉末與燒結(jié)助劑混合造粒，再經(jīng)過一系列的加工，最后制得其產(chǎn)品，生產(chǎn)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(yīng)的發(fā)生以及引入雜質(zhì)）

二、氮化硅陶瓷刀具的優(yōu)勢

與硬質(zhì)合金刀具相比，氮化硅陶瓷刀具優(yōu)勢明顯，具體表現(xiàn)在哪些方面，您看完下文之后，就會知道它是如何完勝硬質(zhì)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(zhì)的硬度指數(shù)），從而耐磨性好，可以加工傳統(tǒng)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(xù)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(xiàn)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(jié)省工時、電能、機床臺數(shù)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(tǒng)刀具高幾倍甚至幾十倍，減少了加工中的換刀次數(shù)，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(jié)省大量鎢、鈷、鈦等戰(zhàn)略性金屬材料。

三、氮化硅陶瓷刀具的應(yīng)用

正是由于氮化硅陶瓷刀具優(yōu)異的性能，所以在很多領(lǐng)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(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象，刀具磨損逐漸加劇，產(chǎn)生“讓刀”現(xiàn)象（指高錳鋼在加工過程中產(chǎn)生變形、尺寸偏差等現(xiàn)象），使加工后表面粗糙度難以達到技術(shù)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(shù)小，可以有效改善粗糙度。

②超硬鑄鐵加工

采用復(fù)合氮化硅陶瓷刀具加工冷硬鑄鐵軋輥，刀具壽命比硬質(zhì)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(jié)約工時跟成本，提高經(jīng)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(fù)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(zhuǎn)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(fā)生變形且余量不均，直接進入自動磨床粗磨時往往“卡殼”，嚴(yán)重時甚至將磨床主軸燒毀。而將軸承環(huán)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(guī)定的尺寸和幾何精度要求，實現(xiàn)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(lǐng)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(chǎn)效率，節(jié)省能源，降低成本。

四、總結(jié)

因為氮化硅陶瓷刀具是一類新發(fā)展起來的性能優(yōu)異、用途廣泛的高新技術(shù)陶瓷刀具，所以價格也較昂貴，隨著它技術(shù)的不斷成熟跟市場不斷的推廣應(yīng)用，在超硬材料加工中的應(yīng)用也會不斷壯大，給工業(yè)部門帶來更大的經(jīng)濟效益。在不久的未來，相信它將會被應(yīng)用到更多領(lǐng)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(fā)展和應(yīng)用[J].山西科技.

2、覃波. 新型氮化硅陶瓷刀具的生產(chǎn)與應(yīng)用[A]. 

粉體圈 編輯：華子