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鍵角色，磨料需要滿足一定的性能要求，才能夠用于相應的加工領域，具體可分為以下幾方面：

磨料的化學純度對磨料的各項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，因為Na₂O在高溫下會與Al2O3反應形成β-Al₂O₃，影響α-Al₂O₃的純度，并導致磨料晶粒粗大，使磨料機械性能變差；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。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。由于不同種類的磨料對應不同的硬度，因而適用于不同的加工領域。

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，磨料必須達到足夠的機械強度才能滿足相應的磨削要求。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度作為標準來衡量磨料的機械強度。

磨料在工作時，對于被加工工件應保持相應的化學穩(wěn)定性，以免和工件黏附和產(chǎn)生互擴散，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。

磨料的熱穩(wěn)定性是指的是磨料在工作溫度區(qū)間保持其各項理化性能指標的能力。磨具在工作過程中受到摩擦作用，導致其工作區(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重要指標。金剛石雖然在室溫下各項性能表現(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。