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涂附磨具制造技术基础知识 第一节 概 述 　　 　　磨料是一种具有高硬度和一定机械强度的颗粒材料，是用于制造磨具或直接用于研磨和抛光。作为一种磨料必须具备的基本特性，一般来说，应满足以下五个方面的要求： 　　1． 较高的硬度 　　磨料的硬度必须高于被加工对象的硬度，否则，无法实现磨削加工的要求。 　　2． 适度的抗破碎性及自锐性 ? 　磨料要有适当的抗破碎性及自锐性，在磨削过程中，磨粒承爱以着抗压、抗折、抗冲击等应力，如其抗破碎性太低，磨削时磨粒很快破裂，难以进行有效的磨削：反之，磨粒变钝后也不破碎，不能出现新刃，使磨削无法继续进行，因此，要求磨粒磨钝后，在磨削应力的作用下，自行破碎，露出新的锋利刀刃，使磨削过程持续进行。 ??? 3． 磨料应具有良好的热稳定性 　　磨具工作时，常常会产生大量的热，局部可以达到较高的温度作为一种磨料在高温状态下应能保持一定的硬度和强度。例如，金刚石的常温硬度最高，但超过800℃就会碳化变为石墨，其硬度和强度急剧下降，这就在一定程度上，限制了金刚石的应用。 　　4． 磨料应具有一定的化学稳定性 　　磨料与被加工对象不易产生化学反应。长期的实践表明，磨削并不是单纯的机械过程，其中存在一定的化学反应。例如用碳化硅磨料加工钢材时，会发生下列反应： 　　SiC(固)+4Fe(液)→FeSi（固）+Fe3C（固） 　　由于磨料与被加工对象发生化学反应，使磨料固有的机械性能发生变化，从而影响了磨削效果。 　　5． 便于加工成不同大小的颗粒 　　由于磨削加工是利用磨具表面许多颗粒所构成的切削刃来进行的，因此，要把磨料加工成所需要的粒度。有些物质，如硬质合金，虽然硬度高，但由于它的韧性较大，与磨料相比难以加工成颗粒状，因此，不适宜制造磨料。 　　下面就磨料的种类、制造方法、性能及特殊的处理方法作一简要介绍。 　　 　　第二节 磨料的种类 　　 　　磨料可以分为天然磨料和人造磨料两大类。 　　一、 天然磨料 　　自然界一切可以用于磨削或研磨的材料统称为天然磨料。常用的天然磨料有以下几种： 　　 1． 金刚石 ??? 金刚石是目前已知最硬的物质，其显微硬度为98.59Gpa。金刚石是碳的同素异型体，主要成份是碳，另外还含有0.02~4.8%的杂质，比重为3.15~3.53g/cm3。其产地非常有限，不但价格昂贵，而且极为缺乏。 金刚石因含杂质的不同而呈黑色、黑褐色、灰黑色等，脆性较大，易沿结晶面裂开，结晶越大抵抗外力的作用越强，金刚石的计量单位是克拉，1克拉=0.2g。 　　天然金刚石作为磨料主要用途有两个方面： 　 （1） 用于修整砂轮； 　 （2） 磨削和研磨难加工材料（如硬质合金、宝石、玻璃、石料等）。 ? 　2． 天然刚玉 　　天然刚玉的主要矿物成份为α——Al2O3,其显微硬度为20.58Gpa，比重为3.93~4.00g/cm3。自然界存在的天然刚玉主要有以下三种： 　（1）优质刚玉（俗称宝石）有蓝宝石（含钛）、红宝石（含铬）等； 　（2）普通刚玉，呈黑色或棕红色； 　（3）金刚砂，可分为绿宝石金刚砂和褐铁矿金刚砂，它是一种集合晶体，硬度较低。 　　 在上述三种天然刚玉中，第一种主要用于首饰，而后二种可以作为磨料，用来制造砂轮、油石、砂纸、砂布或微粉、研磨膏等。 　　3．石榴石 　　石榴石的晶形较好，显微硬度为13.33Gpa。属于石榴石的矿物种类很多，但适合于作磨料的仅有铁铝石榴石一种，其矿物组成这：3FeO.Al2O3.3SiO2,含量不低于85~90%。 　　4。石英 　　石英的化学成份为SiO2，常夹杂有Al2O3、Fe2O3、 CaO MgO Fe2O3等。显微硬度为8.04 Gpa，可用作磨料的石英矿有脉石英、石英岩及石英砂等。 　　随着科学技术的发展，人造磨料的品种已达几十种之多，天然磨料由于自身的缺陷，已被越来越多的人造磨料所取代，目前除了天然金刚石、石榴石外，其它种类的天然磨料用量甚微。 　　二、 人造磨料 　　人造磨料分刚玉系列、碳化物系列、超硬系列等几大类。现将各类磨料的简要制造方法、特性及磨削对象分别叙述如下。 　　1． 刚玉系列人造磨料 　　属于刚玉系的人造磨料有棕刚玉、白刚玉、锆刚玉、微晶刚玉、单晶刚玉、铬刚玉、镨钕刚玉、黑刚玉及矾土烧结刚玉等。 　　（1）棕刚玉（A） 　　棕刚玉是以铝矾土、无烟煤和铁屑为原料，在电弧炉内经高温冶炼而成。在冶炼过程中，无烟煤中的碳将矾土中的氧化硅、氧化铁和氧化钛等杂质还原成金属，为些金属结合在一起成为铁合金，由于其比重较刚玉熔液大而沉降至炉底与刚玉熔液分离。仅有少量的杂质夹杂在刚玉熔快中。 　　棕刚玉的主要矿物成份为物理刚玉，三方晶系，少量的矿物杂质有：硅酸钙、钙斜长石