制造工業(yè)對磨料的性能要求

      對于制造工業(yè)的人來說，“磨料”這種銳利、堅(jiān)硬的材料是制造每一種精密產(chǎn)品所必不可少的材料，在許多加工環(huán)節(jié)都有著不可取代的作用。從較軟的家用去垢劑、寶石磨料到最硬的材料金剛石，磨料的應(yīng)用范圍極廣——可以說，在人類工業(yè)文明的發(fā)展歷程中，磨料發(fā)揮著極其重要的作用。

作為材料加工成型中的關(guān)鍵角色，磨料需要滿足一定的性能要求，才能夠用于相應(yīng)的加工領(lǐng)域，具體可分為以下幾方面：

磨料的化學(xué)純度對磨料的各項(xiàng)性能起著決定性的作用，即使雜質(zhì)含量很低，也可能使磨料性能產(chǎn)生極大的差異。例如在剛玉磨料體系中，微量Na₂O雜質(zhì)的存在就會對磨料性能造成較大的影響，因?yàn)镹a₂O在高溫下會與Al2O3反應(yīng)形成β-Al₂O₃，影響α-Al₂O₃的純度，并導(dǎo)致磨料晶粒粗大，使磨料機(jī)械性能變差；黑剛玉由于含有較多的Fe₂O₃（5%以上），使得其硬度遠(yuǎn)低于棕剛玉；白剛玉的純度（Al₂O₃含量98.5%以上）比棕剛玉純度（94.5%-97%）高，因此其硬度要高于棕剛玉。

硬度對于磨料而言，是最基本的性能指標(biāo)。磨料的硬度需要高于工件硬度，才能發(fā)揮其磨削作用，磨料的硬度越高，對工件的刻劃和切入能力也就越強(qiáng)。由于不同種類的磨料對應(yīng)不同的硬度，因而適用于不同的加工領(lǐng)域。

磨料的韌性指的是磨粒在受力時抵抗破碎的能力。磨料需要具備一定的韌性才能夠充分發(fā)揮其切削作用，如果磨料韌性過低，在磨削的過程中會導(dǎo)致磨粒過快破碎甚至脫落，不能充分發(fā)揮其切削作用，但是如果磨料韌性太高，又會導(dǎo)致磨粒在磨削過程中難以破碎，無法形成新的切削刃，從而導(dǎo)致磨料自銳性變差，降低工件的切削效率。磨料的韌性與其宏觀形狀有著緊密聯(lián)系，例如等積形的磨料韌性就要優(yōu)于片狀或棒狀。

磨料在磨削過程中會同時受到磨削力和沖擊載荷的作用，因此，磨料必須達(dá)到足夠的機(jī)械強(qiáng)度才能滿足相應(yīng)的磨削要求。由于金剛石材料在磨料體系中占據(jù)極其重要的地位，所以一般以金剛石的單顆粒抗壓強(qiáng)度作為標(biāo)準(zhǔn)來衡量磨料的機(jī)械強(qiáng)度。

磨料在工作時，對于被加工工件應(yīng)保持相應(yīng)的化學(xué)穩(wěn)定性，以免和工件黏附和產(chǎn)生互擴(kuò)散，造成磨具的堵塞或工件的污染。例如，SiC和Fe就會發(fā)生反應(yīng)。

磨料的熱穩(wěn)定性是指的是磨料在工作溫度區(qū)間保持其各項(xiàng)理化性能指標(biāo)的能力。磨具在工作過程中受到摩擦作用，導(dǎo)致其工作區(qū)溫度升高（400℃以上），所以磨料的熱穩(wěn)定性優(yōu)劣是衡量其磨削能力的一項(xiàng)重要指標(biāo)。金剛石雖然在室溫下各項(xiàng)性能表現(xiàn)都很出色，但在加工黑色金屬時，在高溫下會發(fā)生石墨化，導(dǎo)致磨具切削能力下降并且會造成工件表面結(jié)構(gòu)的破壞。

磨料需要具備良好的熱導(dǎo)率以保證在磨削過程中產(chǎn)生熱量得以及時散發(fā)，從而使工作區(qū)的溫度維持在合適的區(qū)間，這樣一方面可以避免燒傷工件，另一方面可以延長磨具的使用壽命。