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　　在此主要介绍制造刀具的耐磨材料，常用的耐磨材料有碳化硅、氮化硼、氧化铝和硬质合金。

　　它们都是硬度大，熔点高的物质，而且在较高的温度下仍能保持足够的硬度和耐磨性。

　　碳化硅的晶体构造和金刚石相像，属于原子晶体。它可以看作是金刚石晶体中有半数的碳原子被硅原子所取代。mp=2827℃，硬度近似于金刚石，故又称为金刚砂。

　　制得的碳化硅是蓝黑色发珠光的晶体,化学性质很稳定,即使在高温下也不受氯、氧或硫的侵蚀,不和强酸作用,甚至发烟硝酸和氢氟酸的混合酸(HNO3

　　常用的SiC磨料有两种不同的晶体,一种是绿SiC,含SiC97%以上,主要用于磨硬质合金的工具;另一种是黑SiC,有金属光泽,含SiC95%以上,强度比绿SiC大,但硬度较低,主要用于磨铸铁和非金属材料。

　　也可B在NH3中燃烧而制得,BN有两种晶体构造,一种与金刚石相像,另一种与石墨相像,这是由于(BN)n

　　与单质碳(C2)n是等电子体,因此人们依据很多感性学问总结出一条阅历规律:

　　具有一样电子数(全部电子数或价电子数)和一样原子数(H，He，Li除外)的分子或离子，它们的电子式和原子的排列方式相像，性质也相像。这条规律叫做等电子原理。

　　由于B比C少一个电子，而N比C多一个电子，BN与单质碳电子数和原子数都相等，应当有相像的晶体构造。

　　通常制得的BN是石墨型的，俗称白色石墨，它是比石墨更耐高温的固体润滑剂。

　　和石墨转变为金刚石的原理相像，石墨型BN在高温〔1800℃〕、高压〔800Mpa〕下可转变为金刚石型BN。

　　这种BN中B-N键长〔0.156nm〕与金刚石中C-C键长〔0.154nm〕相像，密度也和金刚石相近，它的硬度和金刚石不相上下，而耐热性比金刚石好，所以是型耐高温的超硬材料，用来制作钻头，磨具和切割工具。

　　刚玉是自然界中以结晶状态存在的氧化铝，它的硬度很高，仅次于金刚石和金刚砂。

　　刚玉中含有少量其他氧化物质，能呈现不同的颜色。例如，含有少量的Cr2O3时，形成红宝石，含有少量铁和钛的氧化物时，得到蓝宝石。

　　现在可以用人工方法合成各种宝石，人造宝石常用作机器、仪表中轴承和手表中的钻石。

　　第Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ副族金属和C、N、B等形成的化合物，硬度和熔点等特别高，统称为硬质合金。

　　其次类是碳和非金属元素硅或硼形成的碳化物，它们是共价型碳化物，在固态时属于原子晶体。

　　这些过渡金属电负性不太小，不能与碳以离子键或共价键形成结合，但碳原子半径小，可溶于这些过渡金属形成间充固溶体。

　　在适宜条件下，当碳含量超过溶解度极限时，可消灭一种突变，形成间充化合物，使原金属晶格转变为另一种形式的金属晶格，如Fe3C、WC等。

　　这类金属型碳化物的共同特点是具有金属光泽，能导电传热，硬度大，熔点高，但脆性也大。从几何学方面考虑，要形成简洁构造的间充化合物，间充原子和金属原子的半径比必需小于0.59。

　　Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W等都大于0.130nm，其碳化物的晶体构造与原金属相像。

　　Cr、Mn、Fe、Co、Ni等原子半径小于0.130nm，晶格中空隙较小，形成碳化物时，使金属晶格发生较显著的变化，形成简单构造的间充化合物。这些碳化

　　具有一些接近离子型碳化物的性质。例如，Fe3C的硬度和熔点要低于TiC、WC等，化学稳定性也较差，和稀酸作用生成CH4和H2。

　　与离子型化合物或共价形化合物不同，间充化合物的化学式是不符合正常化合价规章的，间充化合物本身还能溶解其它的组成元素而形成以间充化合物为溶剂的固溶体，其成分可以在肯定范围内变化。

　　同一周期的过渡元素，由第Ⅳ副族开头，从左至右形成的碳化物稳定性依次降低。

　　例如，第4周期元素中，Ti、V能形成很稳定的碳化物,Cr、Mn、Fe的碳化物稳定性较差，Co、Ni的碳化物就不大稳定，Cu则不能形成碳化物。

　　这是由于形成金属碳化物的实质是碳原子的价电子进入过渡元素次外层d亚层的空轨道上，金属原子次外层d亚层上电子数越少〔d亚层的空轨道越多〕该金属和碳结合力就越强，这种碳化物的稳定性也就越高。从原子构造来看，同周期中由第Ⅳ副族开头，从左至右，次外层d亚层的电子数渐渐增加，形成的碳化物稳定性便依次降低。

　　对合金钢的性能有较大影响。例如，一般工具钢当温度到达300℃以上时，硬度显著降低，使切割过程不能进展；但含W18%，Cr4%，V1%的高速钢制成的刀具有较高的红硬性，当温度接近600℃时，仍能保持足够的硬度和耐磨性，因此可在较高的切割速度下进展切割，并提高了刀具的寿命。

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　　碳化钛具有高熔点，高硬度，抗高温氧化，密度小和价廉等优点，是一种格外重要的金属型碳化物，并得到了广泛的应用。

　　除碳原子外，周期表中与碳相邻的氮N原子和硼B原子也能进入金属晶格的空隙中形成间充型碳化物相像的性质：能导电、传热、熔点高、硬度大。

　　由于N原子半径〔0.075nm〕比C原子半径〔0.077nm〕还略小些，不仅Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W等能和N形成晶体构造与原金属相像的间充化合物，就是Cr、Mn、Fe、Co、Ni也能和N形成晶体构造与原金属相像的间充化合物，但Mn、Fe、Co、Ni等氮化物的晶格已发生某种程度的变形。

　　一类是钨钴硬质合金：例如，YG6是含WC94%，Co6%的硬质合金，其中Co起粘合剂的作用，钴含量越高，韧性越好，能抗冲击，但硬度和耐热性降低。

　　78%、TiC14%、Co8%的硬质合金，参加Ti能提高合金的红硬性，在1000～1100℃时还能保持其硬度。硬质合金刀具的切削速度可比高速钢刀具提高4～7倍，所以硬质合金是制造高速切削和钻探等工具主要局部的优良材料。

　　钢铁制件在化学热处理过程中，使碳、氮或硼等渗入低碳钢的外表，能在钢的表层生成具有高硬度和耐磨性的碳化物，氮化物或硼化物，而钢的内部仍保持塑性和韧性。

　　近年来制成一种型工具材料--钢结硬质合金。它是以TiC、WC等碳化物为硬质材料，用铬钼钢或高速钢作“粘合剂”而制成的。它兼有硬质合金和钢的性能，既有一般合金钢的可加工、热处理、焊接的性能，又有硬质合金的高硬度、高耐磨性等优点，抑制了工具钢不耐磨和硬质合金难加工的缺点，而且本钱较低，是很有进展前途的材料。

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