Реферат: Основні характеристики твердих абразивно-полірувальних матеріалів

4

189

Апатит

5

536

Ортоклаз

6

795

Кварц

7

1120

Топаз

8

1427

Корунд

9

2060

Алмаз

10

10060

Алмаз і кубічний нітрид бору мають найбільшу твердість. Нижче наведена середня мікротвердість алмаза, кубічного нітриду бору, а також інструментальних і конструкційних матеріалів (у МН/м2 при 20° С): алмаз - 98 000; кубічний нітрид бору - 91 000; карбід бору - 39 000; карбід кремнію - 29 000; електрокорунд - 19 800; твердий сплав ВК8-17500; сплав ЦМ332 - 12 000; сталь Р18-4 900; сталь ХВГ - 4500; сталь 50-1960.

З підвищенням температури твердість матеріалів знижується. Так наприклад, при нагріванні електрокорунду від 20 до 1000 °С його мікротвердість знижується від 19 800 до 5880 МН/м2

Як абразиви використовують мінерали природного й штучного походження: алмази; кубічний нітрид бору, що зустрічається під назвами ельбор, кубаніт, боразон, карбід бору й карбід кремнію; електрокорунди білим, нормальний і легований хромом і титаном і ін. Умовно ставляться до цієї групи "м'які" абразивні матеріали: крокус, окис хрому, діатоміт, трепел, віденське вапно, тальк і ін. У виробничій практиці гідрополірування як абразив використовують вібротела - відходи цегли, скляної й керамічної промисловості, кісточки плодових фруктів.

Природний алмаз - мінерал, що складається з одного хімічного елемента - вуглецю. Зустрічається у вигляді невеликих кристалів різної форми від 0,005 до декількох каратів (карат дорівнює 0,2 г). Алмази бувають безбарвні або пофарбовані в різні тони: жовті, темно-зелені, сірі, чорні, фіолетові, червоні, блакитні й ін. Алмаз є найбільш твердим мінералом.

Висока твердість забезпечує алмазному зерну досить високі ріжучі властивості, здатність руйнувати поверхневі шари твердих металів і неметалів. Міцність алмаза на вигин невисока. Одним з істотних недоліків алмаза є порівняно низька температурна стійкість. Це значить, що при високих температурах алмаз перетворюється в графіт, таке перетворення починається у звичайних умовах при температурі близької до 800 °С.

Штучний (синтетичний) алмаз. Синтетичні алмази одержують із графіту при високих тисках і високій температурі. Вони мають ті ж фізичні й хімічні властивості, що й природні алмази.

Кубічний нітрид бору. (КНБ) - надтвердий матеріал, уперше синтезований в 1957г, містить 43,6% бору й 56,4% азоту. Кристалічні ґрати КНБ є алмазоподібної, тобто вона має таку ж будову, як і ґрати алмаза, але містить атоми бору й азоту. Параметри кристалічних ґрат КНБ трохи більші, ніж ґрати алмаза; сказаним, а також меншою валентністю атомів, що утворять ґрати КНБ, пояснюється його трохи менша твердість у порівнянні з алмазом.

Кристали кубічного нітриду бору мають теплостійкість до 1200° С , що є одним з головних достоїнств у порівнянні з алмазом. Ці кристали одержують шляхом синтезу гексагонального нітриду бору при наявності розчинника (каталізатора) у спеціальних контейнерах на гідравлічних пресах, що забезпечують необхідний високий тиск (порядку 300-980 МН/м2) і високу температуру (близько 2000 °С).

На відміну від алмаза, кубічний нітрид бору нейтральний до заліза й не вступає з ним у хімічну взаємодію. Висока твердість, термостійкість і нейтральність до заліза, зробили кубічний нітрид бору досить перспективним надтвердим матеріалом для обробки різних залізовмісних сплавів (легованих сталей і ін.), які роблять різке зниження адгезіоного й дифузійного зношування інструмента (у порівнянні з алмазним).