Кубический нитрид бора
- от объёма, заполните заявку
Кубический нитрид бора (КНБ): свойства, марки и применение в металлообработке
Кубический нитрид бора (КНБ, c-BN) — синтетический сверхтвёрдый материал с кристаллической решёткой типа сфалерита, аналогичной алмазу. Химическая формула — BN (≈43,6% B и ≈56,4% N по массе). Материал разработан специально для обработки железосодержащих сплавов, где алмаз теряет стойкость из-за химического взаимодействия с железом при повышенных температурах.
В промышленности КНБ известен под названиями эльбор, кубонит, боразон. В СССР и России наибольшее распространение получил эльбор, серийное производство которого началось в 1960-х годах.
Что такое кубический нитрид бора и зачем он нужен
Проще говоря, КНБ — это «алмаз для стали». Он немного уступает алмазу по твёрдости, но значительно превосходит его по химической стойкости к железу, никелю и кобальту. Именно это свойство делает КНБ основным абразивом и режущим материалом для закалённых и жаропрочных металлических сплавов.
Физические и термические свойства КНБ
Характеристики кубического нитрида бора зависят от формы материала (монокристалл, поликристалл, композит), однако основные диапазоны свойств хорошо установлены.
| Параметр | Типичные значения |
|---|---|
| Микротвёрдость | 75–95 ГПа |
| Плотность | 3,45–3,51 г/см³ |
| Теплопроводность (поликристаллы) | 70–200 Вт/(м·К) |
| Начало окисления на воздухе | ≈1000–1200 °C |
| Термическая стабильность в инертной среде | до ~1400 °C |
| Коэффициент линейного расширения (20 °C) | (2,1–2,3)×10⁻⁶ К⁻¹ |
Для сравнения: алмаз начинает активно окисляться уже при 600–700 °C, а при контакте с железом теряет стойкость ещё быстрее.
Отличия КНБ от алмаза и традиционных абразивов
| Материал | Микротвёрдость, ГПа | Работа по стали | Химическая стойкость к Fe |
|---|---|---|---|
| Алмаз | 90–100 | Ограничена | Низкая |
| Кубический нитрид бора | 75–95 | Оптимален | Высокая |
| Карбид кремния | 25–35 | Ограничена | Низкая |
| Электрокорунд | 18–27 | Допустима | Высокая |
Поэтому при обработке закалённых сталей КНБ занимает промежуточное, но технологически ключевое положение между алмазом и традиционными абразивами.
Марки и классификация КНБ по ГОСТ
Шлифовальные инструменты из КНБ изготавливаются в соответствии с ГОСТ 24106-80 «Круги эльборовые шлифовальные. Технические условия».
Марки эльбора
| Марка | Особенности | Типичное применение |
|---|---|---|
| ЛО | Обычная прочность | Чистовое и получистовое шлифование |
| ЛП | Повышенная прочность | Прерывистые и нагруженные режимы |
| ЛКВ | Высокая прочность | Тяжёлые режимы обработки |
| ЛД | Поликристаллический | Специальные операции |
Марки кубонита
Кубонит — разновидность КНБ.
| Марка | Назначение |
|---|---|
| КО | Обычной прочности |
| КР | Повышенной прочности |
| КМ | Микропорошки стандартные |
| КН | Микропорошки повышенной абразивности |
Применение кубического нитрида бора
Шлифование закалённых сталей
- Конструкционные стали твёрдостью HRC 45–65
- Подшипниковые стали (ШХ15 и аналоги)
- Штамповые и инструментальные стали
Обработка жаропрочных сплавов
КНБ стабилен при работе с никелевыми и кобальтовыми сплавами, что делает его востребованным в авиационной и энергетической промышленности. См. также поставки никеля и никелевых материалов.
Режущий инструмент из ПКНБ
Поликристаллический КНБ применяется для изготовления сменных режущих пластин для чистовой токарной обработки закалённых сталей и чугунов.
Абразивные порошки и микропорошки КНБ
| Зернистость | Назначение |
|---|---|
| 250/200–80/63 мкм | Черновое шлифование |
| 63/50–28/20 мкм | Чистовое шлифование |
| 20/14–1/0 мкм | Доводка и полирование |
Формы поставки
- Абразивные порошки и микропорошки
- Шлифовальные круги по ГОСТ
- Бруски и хонинговальные элементы
- Поликристаллические заготовки для инструмента
Для сравнения с другими сверхтвёрдыми материалами см. также карбид бора.
Когда использование КНБ нецелесообразно
- Обработка цветных металлов и сплавов без железа
- Керамика, стекло, камень (предпочтителен алмаз)
- Низкотвёрдые конструкционные стали
Заключение
Кубический нитрид бора — специализированный инженерный материал, оптимальный для обработки закалённых и жаропрочных металлических сплавов. Его применение оправдано там, где алмаз и традиционные абразивы не обеспечивают стойкости и стабильности процесса.
Марки металлов для специальных задач
Del-Braze Ni-9 · EQNiCrFe-11 · AlMg0.5 · ADC3 · W31031 · A 403 (CRS33228) · Udimet V-57 · B 93 (AZ63A) · B 162 (N02200) · A5.10 (ER1100) · B 108 (333.0) · ЭИ725 · A5.9 (ER312) · 2.0406 · B 206 (C 74500) · 1140 · A5.21 (RWC3-40/120)
