氮化硅（Si3 N4）基陶瓷刀具介紹

氮化硅（Si3 N4）基陶瓷刀具材料

       Si3N4陶瓷是一種非氧化物工程陶瓷，其硬度可達1,800∼2,000 HV，熱硬性好，能承受1,300∼1,400℃的高溫，與碳和金屬元素化學反應較小，摩擦系數也較低。這類刀具適于切削鑄鐵、高溫合金和鎳基合金等材料，尤其適用于大進給量或斷續切削。由于純Si3N4 陶瓷刀具在切削長切屑（如軟鋼）時極易產生月牙洼磨損，所以新一代Si3N4 陶瓷均為Si3N4 復合陶瓷刀具。Z新的Si3N4 復合陶瓷不僅可用于粗加工，而且可用于斷續切削和有冷卻液的切削。目前Si3N4基陶瓷刀具的崩刃率為2%∼3%，與硬質合金相當，可以大量應用于生產線。該類陶瓷刀具的缺點是加工性比普通Al2O3陶瓷差。

Si3 N4 / TiC復合陶瓷

       其韌性和抗彎強度高于Al2O3基陶瓷，而硬度卻不降低；熱導率亦高于Al2O3基陶瓷，故在生產中應用比較廣泛。

Si3 N4 / SiCw晶須增韌陶瓷

       它是在Si3N4基體中加入一定量的碳化物晶須而成，從而可提高陶瓷刀具的斷裂韌度。中國生產的牌號有SW21（Si3N4/ SiCw）與FD03（Si3N4/TiCw）等。一些國外切削專家認為，用Si3N4基陶瓷切削鋼材的效果不如Al2O3 基復合陶瓷，故不推薦用其加工鋼材。但用FD03刀片切削淬硬鋼（60∼68HRC）、高錳鋼、高鉻鋼和軸承鋼時也有較好的效果。

賽阿龍（Sialon）陶瓷

       它是以Si3N4為硬質相，Al2O3 為耐磨相，并添加少量助燒結劑Y2O3，經熱壓燒結而成，常稱賽阿龍（Sialon）。Sialon實際上是Si3N4中Si、N原子被Al和O原子置換所形成的一大類固溶體的總稱，主要有β-Sialon、α-Sialon、O-Sialon 3種，尤以前兩種Z為常見。這種陶瓷的抗彎強度和斷裂韌度較高，抗氧化能力和高溫抗蠕變能力好，熱導率高，熱膨脹系數小，抗熱振性好，適于粗車及銑削鑄鐵和鎳基高溫合金等難加工材料。除能采用較大的進給量及切削速度高速加工鑄鐵和高溫合金外，并可在面銑刀上采用雙正前角（側前角和背前角均為正值）。

涂層Si3N4陶瓷刀具

       Si3N4基陶瓷的韌性優于Al2O3基陶瓷，但其耐磨性稍差。切削鑄鐵時，Si3N4陶瓷刀具的后刀面磨損大于Al2O3陶瓷刀具；切削鋼料時，Si3N4陶瓷刀具的月牙洼磨損較大。為此，國外在Si3N4基陶瓷表面上施以TiN、TiC、Ti（C﹐N）和Al2O3等涂層，可單涂層，也可用多涂層。經涂層后的Si3N4陶瓷刀具磨損量為未涂層的1/3，使加工普通鑄鐵的切削速度達到200∼1,000 m/min，并且刀具壽命更長。比如Sandvik公司的GC1690涂層氮化硅陶瓷刀具，在加工高強度灰鑄鐵時的進給量達0.4 mm/r，切削速度為500 m/min。山高（Seco）刀具公司的涂層氮化硅陶瓷刀具，切鋼時抗月牙洼磨損的能力強，其切削速度可達Al2O3基陶瓷刀具的切削速度，但進給量卻大于后者而接近涂層硬質合金刀具，使材料切除率大大提高。