随着现代制造技术的发展，传统硬质合金刀具已难以满足新型难加工材料的生产需要。氮化硅陶瓷刀具以其高的硬度、强度，良好的断裂韧性、抗高温氧化性和抗热震性而受到青睐，应用于难加工超硬材料切割、高速切削等领域。下面，小编给大家介绍一下这个氮化硅陶瓷刀具是如何在超硬材料加工中脱颖而出的。

图一 氮化硅陶瓷刀具

一、氮化硅陶瓷刀具的制备

氮化硅陶瓷刀具的制备中，其中通常采用的方法为：用无水乙醇作为介质，然后加入氮化硅粉末与烧结助剂混合造粒，再经过一系列的加工，最后制得其产品，生产工艺也较为简单。其具体制备流程如下图所示：

图二 氮化硅陶瓷刀具的工艺流程图

（无水乙醇作用：可以避免副反应的发生以及引入杂质）

二、氮化硅陶瓷刀具的优势

与硬质合金刀具相比，氮化硅陶瓷刀具优势明显，具体表现在哪些方面，您看完下文之后，就会知道它是如何完胜硬质合金刀具的。

①硬度高，氮化硅陶瓷刀具的HRA值一般为91-93（HRA一般用来表示软硬材质的硬度指数），从而耐磨性好，可以加工传统刀具难以加工或根本不能加工的高硬材料，如加工硬度达HRC65的各类淬硬钢和硬化铸铁（其中60HRA≈20HRC）。

②它可以对高硬度材料进行粗、精加工，也可进行铣削、刨削、断续切削等冲击力很大的加工。

③氮化硅陶瓷制得的刀具可以进行高速切削，实现对高硬材料的“以车铣代磨”功能，简化加工工艺和提高加工效率，达到节省工时、电能、机床台数和厂房面积等效果。

④氮化硅陶瓷刀片切削时与金属摩擦力小，致使切削不易粘接在刀片上，加工工件粗糙度较低。  

⑤刀具耐用度比传统刀具高几倍甚至几十倍，减少了加工中的换刀次数，保证被加工工件的均一性，确保一定的小锥度和高精度。  

⑥刀具采用地壳中最丰富的元素硅为原料，可节省大量钨、钴、钛等战略性金属材料。

三、氮化硅陶瓷刀具的应用

正是由于氮化硅陶瓷刀具优异的性能，所以在很多领域都可以看到它的身影，尤其在超硬材料的加工中，它更是出类拔萃，下面就由小编举几个例子给大家看看。

①高锰钢加工

高锰钢在切削加工时易产生加工硬化现象，刀具磨损逐渐加剧，产生“让刀”现象（指高锰钢在加工过程中产生变形、尺寸偏差等现象），使加工后表面粗糙度难以达到技术要求，加工效率很低。采用氮化硅陶瓷刀具，可以避免加工中途换刀，且刀具摩擦系数小，可以有效改善粗糙度。

②超硬铸铁加工

采用复合氮化硅陶瓷刀具加工冷硬铸铁轧辊，刀具寿命比硬质合金增加四倍；且用其加工超硬镍合金喷焊辊套，切削效率跟速度都会明显提高，可以节约工时跟成本，提高经济效益。

③汽车零件的加工

铣缸盖板、车缸套、汽车刹车盘等一系列零件采用复合氮化硅陶瓷刀片加工，可提高效率，比如加工铣刀盘，可使其转速从92r/min提高到275r/min。

④轴承的加工

滚动轴承长期采用粗车、精车、淬火、粗磨、精磨的工艺。如GCr15精锻轴承毛坯在淬硬至63HRC后发生变形且余量不均，直接进入自动磨床粗磨时往往“卡壳”，严重时甚至将磨床主轴烧毁。而将轴承环淬火前的精车工序和淬火后的粗磨工序合并为淬火后的陶瓷刀具精车工序，工件完全达到规定的尺寸和几何精度要求，实现了“以车代磨”，大大提高了加工效率。

⑤其他方面

在机械、冶金、矿山、铁路机车、航天航空、精密仪器、模具等领域都可通过采用氮化硅陶瓷刀具来改革工艺，大幅度提高生产效率，节省能源，降低成本。

四、总结

因为氮化硅陶瓷刀具是一类新发展起来的性能优异、用途广泛的高新技术陶瓷刀具，所以价格也较昂贵，随着它技术的不断成熟跟市场不断的推广应用，在超硬材料加工中的应用也会不断壮大，给工业部门带来更大的经济效益。在不久的未来，相信它将会被应用到更多领域，价格更平民化，甚至是成为人们的生活用品。

参考文献：

1、周彬.氮化硅陶瓷刀具的发展和应用[J].山西科技.

2、覃波. 新型氮化硅陶瓷刀具的生产与应用[A]. 

粉体圈 编辑：华子