磨料的种类简介(正式版).doc

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1、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 0.024.8% 的杂质，比重为 3.153.53g/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

2、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a AI2O3,其显微硬度为20.58Gpa，比重为3.934.00g/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

3、铝石榴石一种，其矿物组成这： 3FeO.AI2O3.3SiO2, 含量不低于 8590%。4。石英石英的化学成份为 SiO2，常夹杂有 AI2O3、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

4、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、富铝红柱 石（又称莫来石）、钛化物、玻璃体及少量铁合金等。棕刚玉的抗破碎能力较强，抗氧化、抗腐蚀，具有良好的化学稳定性，是一种用途广泛的磨料。适 用于磨削

5、抗张强度高的金属材料，如普通碳素钢、硬青铜、合金钢的细磨和精磨，磨加工螺纹和齿轮等， 白刚玉还可用于精密铸造及高级耐火材料。（ 3 ）铬刚玉（ PA） 铬刚玉的冶炼工艺与白刚玉相同，只是在冶炼过程中加入一定量的氧化铬，呈浅紫色或玫瑰色。铬刚玉中由于引入 Cr3+改善了磨料的韧性， 其韧性较白刚玉高， 而硬度与白刚玉相近， 用于加工韧 性较大的材料时，其加工效率比白刚玉高，并且工件表面的光洁度也较好，铬刚玉适应于加工韧性高的淬 火钢、合金钢、精密量具及仪表零件等光洁度要求较高的工件。4 ）微晶刚玉（ MA）微晶刚玉所采用的原材料及冶炼方法与棕刚玉基本相同， 在停炉后立即把熔液通过流放或倾倒的方

6、法倒入枝模子内急速冷却（一般在 30 分钏以内），因而得到微细结晶的集合体。微晶刚玉在冶炼过程中，杂质的还原程度较差， Al2O3 含量为 9496%，晶体尺寸一般在 80300 微 米，晶体占 5785%，最大晶体尺寸不超过 400600 微米。它具有强度高，韧性较大的特点。适用于重负荷 磨削，可以磨削不锈钢、碳素钢、轴承钢以及特种球墨铸铁等材料，由于磨粒在磨削过程中呈微刃破碎状 态，也被用于精密磨削甚至镜面磨削。（ 5）单晶刚玉（ SA） 单晶刚玉是以矾土、无烟煤、铁屑和黄铁矿为原材料，在电弧炉内共熔，矾土中的氧化铁、二氧化 硅和氧化钛先后被还原并组成铁合金从熔液中沉降至炉底。一小部分氧化

7、铝与碳、硫化亚铁起复分解反应， 生成少量的硫化铝填充在单晶颗粒之间，当熔块冷却后放入水中时，硫化铝被溶解，而被硫化铝隔开的单 晶刚玉即可分散开成为自然粒度的磨料。单晶刚玉呈灰白色，其颗粒形状多为等积形，晶体内不含杂质，具有多棱角的切削刃，在同样的磨 削力作用下，所形成的力矩小于其它磨料，因此它不易折碎，机械强度较高，单颗粒抗压强度为 2238kg， 而棕刚玉仅为1020kg。单晶刚玉由于有较高的硬度和韧性，所以切削能力较强， 可用来加工工具钢、 合金钢、不锈钢、高钡钢等韧性大、硬度高的难磨材料。（6） 锆刚玉（ ZA） 锆刚玉是以铝氧粉和锆英石为原料，在电弧炉内经高温冶炼而成，整个过程基本上是

8、一个熔化再结晶的过程。它是一种由a AI2O3,与ZrO2组成的共晶集合体，在冶炼过程中应尽可能使两种结晶相互交 错构成微晶型晶体。锆刚玉适用于高速重负荷磨削，可荒磨铸铁、铸钢、合金钢和高速钢等，特别适合于钛合金、耐热 合金、高钒钢、不锈钢的磨加工。7 ）镨钕刚玉的制造工艺与白刚玉相似，其差异是在冶炼过程中加入约0.175%的镨钕富集物（氧化镨、氧化钕、氧化镧）。大量的磨削试验证明其磨削性能优于白刚玉，适用磨削不锈钢、高速钢、球磨铸 铁、高锰铸钢及某些耐热合金等。（ 8）黑刚玉（ BA）黑刚玉的冶炼方法与棕刚玉相同，是以三水铝矾土为原料，加少量还原剂，经溶炼而成，其耗电量约为棕刚玉的三分之二。

9、呈黑色，主要化学成分：AI2O3不低于77% SiO2含量为1012% Fe2O3含量为710%，TiO2 约为 3%，比重不小于 3.61.黑刚玉具有很好的自锐性，磨削时发热量少，加工件的光洁度较好，适用于零件电镀前底面抛光，铝制品和不锈钢的抛光，也可用于抛光光学玻璃、加工木材等。由于它的亲水性好，可用在制造砂纸、砂 布和树脂磨具，还可以作研磨膏和抛光粉。黑刚玉由于铁含量高，因而不宜用于制造陶瓷磨具。（ 9）矾土烧结刚玉矾土烧结刚玉是唯一不用电炉冶炼的刚玉，它是用优质熟矾土（ AI2O3 含量 85%以上）经湿法球磨至3微米的微粒料浆（球磨时应加粘结剂），再经压滤成型为各种几何形状的磨粒，在

10、1500C下烧结。矾土烧结刚玉的主要化学成份是：AI2O3（ 8588%）、SiO2（ 34%）、TiO2（ 3.54.5% ）、Fe2O （3 5.66.5% ） 。它具有a AI2O3微晶结构，韧性高，可承受较大的磨削压力而不至于破碎，并能切削较厚的金属层，横向进给可高达6mm以上。磨料的形状可制成各种柱形体，这是所有磨料中唯一的特例，适用于重负荷荒磨。2 碳化物系列人造磨料（ 1 ）碳化桂碳化硅是以石英、石油焦炭为主料，水粉、食盐为辅料按一定比例混匀后装入电阻炉内，通过高温 冶炼而制成的人造磨料。碳化硅分黑绿两种：黑碳化硅呈黑色或蓝黑色，绿碳化硅呈绿色或蓝绿色。在制造过程中，生产绿 色碳

11、化硅的特点在于采用较纯的原材料，炉料中加入食盐，它可促进产品呈绿色。绿色碳化硅的纯度要高 于黑色碳化硅。碳化硅不与任何酸起反应，但碱性氧化物的熔体能促使碳化硅的分解。黑色碳化硅与刚玉系人造磨料相比，硬度较高、脆性较大，适用于加工抗张强度较低的金属及非金 属材料，如灰铸铁、黄铜、铅等有色金属，以及陶瓷、玻璃厂料等硬质脆性材料。绿色碳化硅与黑色碳化硅相比， 其纯度、 硬度、 脆性稍大， 适用于加工硬而脆的材料， 如硬质合金、 玻璃、玛瑙等，也广泛用于量具、刃具、模具的精磨及飞机、汽车、船舶等发动机气缸的珩磨。随着工业的发展和科学技术的进步，碳化硅的非磨削用途在不断扩大，在耐炎材料方面用于制作各 种

12、高级耐炎制品，如垫板、出铁槽、坩锅熔池等；在冶金工业上作为炼钢脱氧剂，可以节电，缩短冶炼时 间，改善操作环境；在电气工业方面利用碳化硅导电、导热及抗氧化性来制造发热元件硅碳棒。碳化 硅的烧结制品可作固定电阻器，在工程上还可作防滑防腐蚀剂。碳化硅与环氧树脂混合可涂在耐酸容器中、 蜗轮机叶片上起防腐耐磨作用。（ 2） 铈碳化硅（ CC）铈碳化硅是在碳化硅的炉料内不加食盐而添加微量的氧化铈（CeO2冶炼出来的，其外观和绿碳化硅相似,显微硬度为36.29Gpa。与绿碳化硅相比，其铈碳化硅的显微硬度、单颗粒抗压强度、韧性等均比绿 碳化硅高。由于铈碳化硅的物理性能有所改弯， 因此， 其磨削效果也得到了一定

13、的改善。 试验证明磨钛合金时，铈碳化硅与绿碳化硅相比，切削效率提高近一倍，并且火花较小；磨铸铁时，当进刀量为0.01mm时，铈碳化硅的耐用度比绿碳化硅砂轮提高18.9%，磨削比提高9.6%，当进刀量为0.02mm时，其耐用度提高27.4%，磨削比提高 74.1%。由此可见， 用铈碳化硅磨削铸铁进刀量时，其效果比绿碳化硅提高的更显著。磨硬质合 金的效果与绿碳化硅相近，磨削 CO5Si M5Al 5F-6 等难磨高速钢，其效果与单晶刚玉相似。（ 3） 碳化硼（ BC）碳化硼（B4C）是以硼酸（H3BO3和炭素材料为原料，在电弧炉内经17002300C的高温冶炼，由碳直接还原熔融的硼酐（B2O3而制

14、得。碳化硼是一种具有金属光泽的灰黑色粉末，是一种超硬材料。在空气中加热至500C时，碳化硼开始氧化当温度达到 800900C时，其氧化作用更为显著。碳化硼曾用来代替金刚石研磨硬质合金刀具。其烧结制品可以代替金刚石作为砂轮的修整工具，适用于精磨碳钨合金、碳钛合金、烧结刚玉、人造宝石和特 殊陶瓷等硬质材料制品。4） 碳硅硼碳硅硼是以硼酸、石英砂、石墨为原料，在电弧炉内经高温冶炼而成，呈灰黑色，其硬度次于氮化 硼高于碳化硼，脆性大，适用于硬质合金、半导师体、人造宝石和特殊陶瓷等硬质材料的加工。3 超硬系列人造磨料（ 1）金刚石（ JR）金刚石是以石黑为原料，以某些金属或合金为触媒，在高温（10002

15、000C）、高压（557608Mpa）下，使石墨结构转变为金刚石结构而成。金刚石是已知的最硬物质，具有较高的抗压强度、良好的导热性、 化学稳定性、耐磨性，以及较强的切削能力。金刚石可分为JR1、JR2、JR3、JR4、JR5五个牌号，其特点和用途如下：1 JR1 型：晶体多为针片状，晶面粗糙，用于制造树脂结合剂金刚石磨具，主要用于硬质合金、陶 瓷、玻璃及难磨材料的精磨工序，加工效果好，表面光漫无边际度高，有时也用于半精磨，但不适于重负 荷磨削。2 . JR2型：晶体大部分为等积形，适于制造金属结合剂及陶瓷结合剂金刚石磨具。它可承受较大的负荷，用于粗磨、半精磨硬质合金及非金属材料，也可切割光学玻

16、璃、宝石、高硬岩石等。3 JR3 型：晶体较完整，晶面光滑，抗压强度高，用于制造金属结合剂地质钻头、修整工具和切割 工具等。4 . JR4型：晶体完整，抗压强度高于JR3,用于制造地质钻头、修整工具和切割工具等。5 . JR5型：颗粒为浅黄或淡黄绿色， 多为透明无杂质的完整八面晶体，强度高，适于制造切割锯片，钻头及修整工具等，用于加工硬脆非金属材料。（ 2）立方氮化硼 立方氮化硼是以六方氮化硼为原料，减金属或碱土金属或它们的氮化物作触媒，在高压高温下转变 为立方晶体的氮化硼。这一转变与石墨转变为金刚石相似。立方氮化硼是一种新型的超硬磨料， 其硬度仅次于金刚石， 而热稳定性、 化学稳定性均优于金

17、刚石，特别是对铁族金属的化学惰性好，不易与钢材起反应，磨既硬又韧的钢材时具有独特的优点，耐磨性比普 通磨料高 3040 倍，在加工高速钢、合金钢、耐热钢时，其工作能力在大超过金刚石磨具的工作能力。亦 可作为磨加工硬质合金及非金属材料使用。人生最大的幸福，莫过于连一分钟都无法休息 零碎的时间实在可以成就大事业 珍惜时间可以使生命变的更有价值 时间象奔腾澎湃的急湍，它一去无返，毫不流连 一个人越知道时间的价值，就越感到失时的痛苦 得到时 间，就是得到一切 用经济学的眼光来看，时间就是一种财富 时间一点一滴凋谢，犹如蜡烛漫漫燃尽 我总是感觉到时间的巨轮在我背后奔驰，日益迫近 夜晚给老人带来平静，给年

18、轻人带来希望 不浪费时间，每时每刻都做 些有用的事，戒掉一切不必要的行为 时间乃是万物中最宝贵的东西，但如果浪费了，那就是最大的浪费 我的产业多么美，多么广，多么宽，时间是我的财产，我的田地是时间 时间就是性命，无端的空耗别人的时间，知 识是取之不尽，用之不竭的。只有最大限度地挖掘它，才能体会到学习的乐趣。 新想法常常瞬息即逝，必须集中精力，牢记在心，及时捕获。 每天早晨睁开眼睛，深吸一口气，给自己一个微笑，然后说： “在这美妙的一天， 我又要获得多少知识啊！ ” 不要为这个世界而惊叹，要让这个世界为你而惊叹！ 如果说学习有捷径可走，那也一定是勤奋。 学习犹如农民耕作，汗水滋润了种子，汗水浇灌了幼苗，没有人瞬间奉送给你一个丰收。 藏书再 多，倘若不读，只是一种癖好；读书再多，倘若不用，只能成为空谈。 学习好似一片沃土，只要辛勤耕耘，定会有累累的硕果；如若懒于劳作，当别人跳起丰收之舞时，你已是后悔莫及了。 不渴望能够一跃千里，只希望 每天能够前进一步，学习的成功与失败原因是多方面的，要首先从自己身上找原因，才能受到鼓舞，找出努力的方向