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磨料应具有哪些基本性能

磨料是构成磨具的主要原料,也可直接用于研磨和抛光。为适应各种工件材料的加工需要,磨料应具备以下基本性能:硬度、韧性、强度、热稳定性与化学稳定性。

硬度

硬度是磨料的基本性能。磨削作用通过磨料刻划工件表面完成,因此磨料要能切入工件,其硬度必须高于工件硬度。磨料的硬度与化学成分、结晶构造的完整程度、熔合在结晶中的杂质等因素有关,各类磨料因此分别适合特定用途。

韧性

韧性指磨粒在受力或冲击时抵抗破裂的能力。适当的韧性能保证磨粒微刃的切削作用,并在钝化后破裂产生新的切削微刃以保持锋利;脆性过大则磨粒可能在充分发挥切削作用前即破损。韧性很大程度上取决于结晶状态(裂纹、孔隙等缺陷)、晶体大小、宏观几何形状及制粒方法。例如棕刚玉中 TiO₂ 含量增加时集合体相应增加,而单晶体与紧密结合体减少,因集合体中玻璃相含量较多,会使韧性下降。等体积形磨粒的韧性高于片状或针状磨粒。

机械强度

磨粒在磨削过程中反复受磨削力作用,接触工件时还受冲击载荷与磨削温度影响并产生热应力,因此必须具备一定机械强度。一般刚玉系磨粒的强度高于碳化物系磨粒;刚玉系中锆刚玉的强度较高,棕刚玉的强度高于白刚玉;碳化物系中黑碳化硅强度高于绿碳化硅。单晶状态、晶形完整的磨粒强度较高。

热稳定性与化学稳定性

磨削区温度较高(约 400~1000℃),要求磨粒在高温下仍保持必要的物理力学性能,即所谓红硬性。同时磨料与被加工材料应不易发生化学反应,以免产生黏附和扩散,造成磨具堵塞或磨粒钝化。

制粒工艺性

为适应磨削加工,磨料应能制成尺寸范围广、颗粒形态整齐均匀、形状较规则的磨粒。难以制成颗粒的硬质合金粉末等材料,不适宜作为磨料使用。

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