立方氮化硼刀具特点及应用设计
立方氮化硼(CBN)砂带的特点及应用
立方氮化硼（CBN）砂带的特点及应用砂带作为一种柔性磨削工具，与固结磨具砂轮相比，具有磨削发热量小、磨削效率高以及形状保持性好等诸多优点，因此在现代的工业磨削加工过程中，其使用越来越广泛。
CBN砂带具有磨削的高效性，耐磨性好，高的加工表面质量和环保特性。
CBN硬度仅次于金刚石，而热稳定性，远远高于金刚石，对于Fe族金属及其合金工具有较大的化学惰性。
因此CBN磨料加工黑色金属及其金属材料是其他一般磨料所无法比拟的。
这就为硬而韧的难加工材料的加工供给了新的手段，金刚石适合于加工硬脆材料，CBN恰恰能与之互为补充。
CBN与一般磨料磨具相比具有以下优点：1、CBN的硬度比一般磨料高得多。
特别适合加工硬度高，韧性大，高温，强度高，热传导率低的材料，其金属磨除率也是金刚石的10倍。
2、CBN磨具的磨削性能非常优异，不仅能够胜任难磨材料的加工，提高生产效率，而且有利于严格掌控工件的形状和尺寸精度，还能有效提高工件的磨削质量，显著提高磨后工件的表面完整性，因而提高了零件的疲乏强度，延长了使用寿命，加添了牢靠性。
3、CBN磨具磨损少，使用周期长，磨削比较高，使用合理可获得良好的经济效果。
4、CBN磨具使用时，形状和尺寸变化极为缓慢，更适用于CNC数控加工中心加工高精度零件。
5、能长时间保持锋利的切削刃，故磨削力较小，有利于零件的精度和干净度的提高，还可以削减机床的动力消耗。
6、磨削温度较低，可以大大提高工件的表面质量，避开零件显现裂纹、烧伤、组织变化等等弊病，改善加工表面应力情形，有利于零件使用寿命的延长。
7、一般磨料砂带在人工使用过程中产生大量粉尘，对人体健康有害，长期使用会引发“矽肺病”。
CBN砂带重要的应用范围：1.含钨材料制品。
含钨钼和其他高速钢，特别是钒合金钢，钴合金钢，特种高速钢刀具的刃磨和粗磨。
2.由耐热钢、不锈钢和高硬度的合金结构钢制成的精密零件的精磨和终磨。
这些零件用一般磨具时因磨具磨损消耗或磨钝过快，而不能获得很高的精度。
立方氮化硼刀具(CBN刀片)资料大全
推荐刀具牌号
高硬度铸铁 （硬度：HRC3568） 硬钢 （硬度≥HRC45）
粗加工 精加工 粗加工 精加工 粗加工 精加工
BN-K1 BN-K10 BN-S10，BN-S20 BN-S200，BN-H10， BN-H11，BN-H20， BN-H21 BN-S30，BN-S300 BNK30，BN-K10
02
剥落
铣削钢和铸铁端面时，在前刀面上常出现 的贝壳状剥落。出现此类情况，可通过提 高切削速度、降低进给量，使用有负倒棱、 刃口经过钝化处理的刀片。
03
碎断
断续切削工件时常发生的破损形式，这是由 于断续切削高硬度工件时冲击载荷过大、短 时间切削后即发生的早期破损，虽然切削条 件适当，但切削较长时间后，没有及时换刀， 由于刀具材料疲劳就发生了大块的断裂。
汽 车 行 业
02
CBN刀具的应用
重载切削
高速切削
CBN刀具 的应用
以车代磨
干式切削
3
CBN刀具的切削参数
常规切削参数 华菱超硬CBN刀具切削参数 切削公式
03
CBN刀具的切削参数
常ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ切削参数
粗加工时，应尽量保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度，故一般优先选择尽可能大的切削深 度ap，其次选择较大的进给量f，最后根据刀具耐用度要求，确定合适的切削速度。精加工时，首先应 保证工件的加工精度 和表面质量要求，故一般选用较小的进给量f和切削深度ap，而尽可能选用较高 的切削速度υ c。 加工材质 硬铸铁 灰铸铁 淬火钢 耐热合金 切削速度 Vc（m/min） 70 ～ 150 400 ～ 1000 60 ～ 140 100 ～ 240 进给量 Fr（mm/r） 0.15 ～ 0.5 0.15 ～ 0.5 0.15 ～ 0.5 0.05 ～ 0.3 吃刀深度 ap（mm） 0.12 ～ 2.0 0.12 ～ 2.0 0.2 ～ 2.5 0.1 ～ 2.5
立方氮化硼刀具可实现高速加工刹车盘
立方氮化硼刀具可实现高速加工刹车盘刹车盘作为汽车主要零部件之一，常采用灰铸铁作为主要加工材料，随着批量生产和原材料的价格上涨，对刹车盘制造厂带来很大的困惑，并且本身刹车盘的生产利润就很低，为了保证公司的整体利益，不断的寻找可高速切削刹车盘的刀具材料。
立方氮化硼刀片作为高效刀具车削刹车盘，可一定程度上改善制造厂的加工工艺，提高效率。
刚开始车削刹车盘时，采用的是普通车床，车削工艺为粗加工—半精加工—精加工，对刹车盘的精度，平行度要求较高，但随着大批量的生产，逐渐的数控车床代替普通车床车削刹车盘，数控车床可高转速车削刹车盘，但又出现另一个问题—刀具问题。
刚开始车削刹车盘是采用硬质合金刀具，对于普通车床和小批量刹车盘车削效果还不错，但随着批量的增加，和高转速的切削，导致硬质合进刀具出现不耐磨的现象。
硬质合金刀具车削刹车盘的切削速度最高达到350m/min，如果超过最高切削速度就会出现不耐磨现象，频繁换刀影响整体加工效率。
对于大型刹车盘加工厂，多采用流水线作业，如果车削刹车盘的工序受到影响，那么随着之后的工序同样会出现影响。
目前，针对批量生产刹车盘的厂家均采用立方氮化硼刀片车削。
立方氮化硼刀片是目前加工刹车盘效率最好的刀具，主要体现在高效，高质量，高精度车削刹车盘。
如华菱超硬就针对刹车盘的加工工艺和机床性能研发出非金属粘合剂立方氮化硼刀片BN-S30牌号和BN-K20牌号。
华菱超硬非金属粘合剂立方氮化硼刀片和传统刀片不同之处在于，采用非金属（陶瓷（作为）粘结剂，提高了工件的抗冲击韧性。
虽说现在刹车盘多数属于精铸件，但部分刹车盘还是会在铸造过程中出现一些问题，导致毛坯件刹车盘存在一些硬质点或夹砂等缺陷，传统立方氮化硼刀片遇到此类问题易崩刀，不耐磨。
而华菱超硬非金属粘合剂立方氮化硼刀片BN-S30牌号车削毛坯件刹车盘就不会出现此类问题。
如华菱超硬立方氮化硼刀片BN-S30牌号车削刹车盘，不仅可减少加工工序，而且能很好的保证工件的光洁度和平行度。
PCBN刀具的性能优势及加工领域
PCBN刀具的性能优势及加工领域随着现代技术和切削技术的不断进展，很多刀具材料相继显现，刀具进展由高速钢刀具—硬质合金刀具—吐涂层硬质合金刀具—陶瓷刀具—立方氮化硼刀具。
其中立方氮化硼刀具1970年开始使用于切削刀具，并且由于其良好的加工性和可高速切削的性能，使之成为加工高硬度难加工材料的手选择刀具材料。
接下来就实在介绍一下立方氮化硼刀具的性能优势及加工领域。
一、立方氮化硼刀具的性能（1）硬度高，耐磨性好：立方氮化硼刀具的硬度仅此与金刚石刀具，和金刚石刀具统称为超硬刀具。
由于其较高的硬度也使立方氮化硼刀具具有良好的耐磨性。
（2）具有很高的热稳定性：耐热性可达1400℃～1500℃，比金刚石的耐热性（700℃～800℃）高出一倍，是刀具材料中耐热性最高的，故可加工高温合金材料。
（3）具有很好的化学稳定性：与铁系材料到1200℃～1300℃不起化学作用。
（4）良好的导热性：CBN的导热系数（79.54W/m.k）仅次于金刚石（146.5W/m.k），随着切削速度的提高，CBN的导热系数也渐渐增高。
这有利于降低切削区的温度而削减扩散磨损。
二、立方氮化硼刀具的分类立方氮化硼刀具分为整体聚晶立方氮化硼刀具和焊接式立方氮化硼刀具。
整体聚晶立方氮化硼刀具是通体都是一种牌号—立方氮化硼，此刀片中心没有孔，属于机夹可转位刀具，需专门配置刀杆；二焊接式立方氮化硼刀具是只有刃口部位是立方氮化硼材料，基体是硬质合金材质。
此类中心有中心孔，其配备刀杆和硬质合金刀具的刀杆通用。
三、立方氮化硼刀具的应用随着切削技术的不断进展，立方氮化硼刀具广泛应用于高硬度难加工材料的加工。
（1）立方氮化硼刀具可以车代磨，硬车削高硬度难加工材料由于立方氮化硼刀具具有较高的硬度和耐磨性，红硬性。
所以采纳华菱超硬整体聚晶立方氮化硼刀具可以车代磨硬车削高硬度难加工材料。
（2）高速切削随着现代技术的进展，由于工件如汽车零部件刹车盘、制动鼓均属于批量生产，由数控车床铸件替代一般车床加工刹车盘、制动鼓。
全面介绍立方氮化硼性质及在磨具、刀具应用
立方氮化硼的性质1.立方氮化硼的物理性质纯净的CBN是无色透明的。
由于原料纯度及合成工艺的影响，可呈现黑色、褐色、琥珀色、橘黄色、黄色等。
CBN的理论密度为3.48g/cm3，实际密度3.39~3.44g/cm3.常压下CBN的熔点在3000℃左右；10.5MPa压力下，熔点在3220℃左右。
室温下的热传导率为1.3KW·K-1·m-1，导热性也很好。
其热膨胀系数为3.5X10-6K-1，也较小，但稍高于金刚石。
CBN的折射率为2.117，电阻率为102~1010Ω·cm，介电常数为4.5。
2.立方氮化硼的机械性质强度：抗压强度为7.2GPa，抗弯强度为294MPa。
中国国家标准规定，对于70/80粒度，I 型CBN的单颗粒抗压强度不低于19.6N，II型CBN的单颗粒抗压强度不低于27.44N。
3.立方氮化硼的化学性质立方氮化硼的化学组成为43.6%B和56.4%N。
主要杂质有SiO2、B2O3、Al2O3、Fe、Mg、Ca等。
立方氮化硼的热稳定性和对铁族元素及其合金的化学惰性明显优于金刚石。
金刚石在500~700℃时就开始氧化，且由于反应产物是气体（CO2），金刚石的破坏会继续直到消耗完为止。
CBN在800℃以上开始与空气或氧气发生作用生成B2O3！CBN的硬度虽比金刚石低，但由于其与含铁黑色金属的化学惰性和较好的热稳定性，使其金属磨除率达到金刚石的10倍，很快地解决了淬火钢等硬而韧的难磨金属材料的加工问题。
这也是CBN得以较快发展的原因。
立方氮化硼在磨具方面的应用由于立方氮化硼磨具的磨削性能十分优异，不仅能胜任难磨材料的加工，提高生产率，有利于严格控制工件的形状和尺寸精度，还能有效地提高工件的磨削质量，显著提高磨后工件的表面完整性，因而提高了零件的疲劳强度，延长了使用寿命，增加了可靠性，加上立方氮化硼磨料生产过程在能源消耗和环境污染方面比普通磨料生产好，所以，扩大立方氮化硼磨料磨具的生产和应用是机械工业发展的必然趋势。
立方氮化硼的性能和应用
立方氮化硼的性能和应用作者：李重阳来源：《科技视界》 2014年第15期李重阳（郑州锐利超硬材料有限公司，河南郑州 450000）【摘要】立方氮化硼（cBN）是由六方氮化硼（hBN）在高温高压下合成的，因其独特的结构和性能在磨削加工行业得到广泛应用,本文就其结构、性能和主要应用范围进行简单介绍。
【关键词】立方氮化硼；热稳定性；应用1 立方氮化硼的结构和性能1.1 立方氮化硼的结构cBN具有类似金刚石的晶体结构，晶格常数相近(金刚石为0.3567nm,cBN为0.3615nm)，且晶体中的结合键基本相同，即都是沿四面体杂化轨道形成的共价键，在cBN的晶体结构，若以碳原子(C)置换氮(N)和硼(B)原子，便形成金刚石的晶体结构。
cBN最典型的几何形状是正四面体晶面与负四面体晶面的结合，常见的形态有：四面体、假八面体、假六面体（扁平的四面体） [1]。
根据cBN的B、N表面腐蚀的显微结构,四面体的cBN晶体可分为两种：一种是硼四面体，即四个表面是硼表面；另一种是氮四面体，即四个表面是氮表面。
二者的特征不同。
1.2 立方氮化硼的性能1.2.1 硬度立方氮化硼莫氏硬度为9.7（金刚石10），维氏硬度为7500（金刚石10000），仅次于金刚石。
超硬材料（立方氮化硼与立方金刚石）的共价键“键角”为109°28′。
正是这个109°28′共价键键角，使得立方氮化硼与立方金刚石具有最高的硬度而被称为超硬材料。
冯士光[2]认为超硬材料存在“三取向”10928定律，即：（1）当体系处于平衡稳定态时，109°28′是力学领域结构强度最高的取向；（2）当体系平衡稳定遭到破坏而处于不稳定状态时，109°28′是“应力能”自发高效地释放时阻力最小的“途径”取向，而裂纹走向即内在应力能释放取向的外在表征；（3）109°28′是空间结构高效、低耗的最优化取向。
1.2.2 强度强度是cBN产品分级和评定其质量的重要指标[3]。
立方氮化硼的主要性能、特点
立方氮化硼的主要性能、特点
立方氮化硼的硬度虽略次于石，但却远远高于其他高硬度材料。
刀具监控CBN的突出优点是热稳定性比石高得多，可达1200℃以上(石为700～800℃)，另一个突出优点是化学惰性大，与铁元素在1200～1300℃下也不起化学反应。
立方氮化硼的主要性能特点如下。
① 高的硬度和耐磨性：CBN晶体结构与石相似，具有与石相近的硬度和强度。
PCBN特别适合于加工从前只能磨削的高硬度材料，能获得较好的工件表面质量。
② 具有很高的热稳定性：CBN的耐热性可达1400～1500℃，比石的耐热性(700～800℃)几乎高l倍。
PCBN刀具可用比硬质合金刀具高3～5倍的速度高速切削高温合金和淬硬钢。
③ 优良的化学稳定性：与铁系材料到1200—1300℃时也不起化学作用，不会像石那样急剧磨损，这时它仍能保持硬质合金的硬度；PCBN刀具适合于切削淬火钢零件和冷硬铸铁，可广泛应用于铸铁的高速切削。
④ 具有较好的热导性：CBN的热导性虽然赶不上石，但是在各类刀具材料中PCBN的热导性仅次于石，大大高于高速钢和硬质合金。
⑤ 具有较低的摩擦系数：低的摩擦系数可导致切削时切削力减小，切削温度降低，加工表面质量提高。
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聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具的应用领域
聚晶立方氮化硼（PCBN)刀具的应用领域P CBN刀具目前广泛的应用于高硬度难加工材料领域，但其具体的应用领域也有很多人不了解，下面就将接上上文，介绍一下PCBN刀具的应用领域。
PCBN刀具是人造立方氮化硼刀具，在高温的时候还能保持高硬度的特性，主要做加工铁件之用。
立方氮化硼CBN(Cubic Boron Nitride)是20世纪50年代首先由美国通用电气(GE)公司利用人工方法在高温高压条件下合成的，其硬度仅次于金刚石而远远高于其它材料，因此它与金刚石统称为超硬材料。
1、适用于高速及超高速切削加工技术PCBN刀具最适合于铸铁、淬硬钢等材料的高速切削加工。
由PCBN刀具切削铸铁及淬硬钢时刀具后刀面磨损与切削距离的关系可以看出：当切削速度超过一定限度后，切削速度越高，PCBN刀具后刀面磨损速度反而越小，即高速切削下刀具的寿命反而高，这一特点尤其适合现代高速切削加工。
2、硬态切削加工技术的最佳刀具材料对淬硬件(硬度HRC55以上)的精加工，通常采用磨削加工方法来完成，然而随着刀具材料发展及车床(尤其是数控车床)加工精度的提高，以硬态切削代替磨削来完成零件的最终加工已成为一个新的精加工途径，这种以车代磨的工艺方法有以下优点：（1）可提高加工柔性，突破了砂轮磨削的限制，通过改变切削刃及走刀方式可以加工出几何形状各异的工件；（2）切削加工中的环保问题日益严峻，磨削加工产生的废液和废弃物越来越难以处理和清除，而且对人体有害，而硬态切削无须加冷却液，意义重大；（3）切削效率高，加工时间短，设备投资费用小，可降低加工成本；（4）切除相同体积所消耗的能量仅为磨削的20%，因此产生的切削热较少，加工表面不易引起烧伤和微小裂纹，易于保持工件表面性能的完整性；（5）同样金属去除率情况下，硬态切削较磨削节省能源。
通常用于硬态切削的刀具材料有陶瓷、TiC涂层刀片及PCBN刀具材料，但要在较高速度(1000m/min以上)下进行硬态车削，PCBN是最佳刀具材料品种。
立方氮化硼刀具特点
立方氮化硼（CBN）是一种利用超高压、超高温技术人工合成的超硬刀具材料，能加工硬质合金刀片、陶瓷刀片所不能加工的高硬度、高耐磨材料，具有加工效率高、刀具寿命长和加工质量好等特点。
其材料所制成的刀具具有这些特点，因此现在深受使用者的青睐：1、极强的化学稳定性。
立方氮化硼是化学惰性特别大的物质，与铁族材料在1200~1300℃中也不会起化学反应。
并且，立方氮化硼与各种材料的粘结和扩散作用比硬质合金小得多，特别适合加工钢铁类材料。
2、极强的化学稳定性。
立方氮化硼是化学惰性特别大的物质，与铁族材料在1200~1300℃中也不会起化学反应。
并且，立方氮化硼与各种材料的粘结和扩散作用比硬质合金小得多，特别适合加工钢铁类材料。
3、极高的硬度和良好的耐磨性。
立方氮化硼与不同材料的摩擦系数在0.1~0.3之间，远小于硬质合金的摩擦系数，因此有利于提高加工材料的表面质量。
立方氮化硼的晶粒硬度可达HV8000~9000，远高于硬质合金和陶瓷，在加工高硬度材料方面更具优势。
4、很高的热稳定性。
即使在1200℃的高温下，立方氮化硼依然能保持良好的热稳定性，比金刚石的耐热温度几乎高出一倍，因此丝毫不惧高速切削所产生的高温，可以用比硬质合金刀具高3~5倍的速度来切削。
5、导热性能好。
立方氮化硼的导热系数仅次于金刚石，是硬质合金的20倍，并且随着切削温度的提升其导热系数也会逐渐增大，有利于刀具在刀尖切削区的温度扩散。
6、可以以车代磨。
立方氮化硼（CBN）刀具不仅有很高的金属切除率，而且有很好的表面加工质量。
在切削各种淬火钢时，可以有效地代替磨削，减少加工工序，提高生产效率，且加工精度也能达到磨削的水平。
郑州重道科技有限公司专注于为用户超硬工具服务，公司旗下品牌固德工具包含了高性能陶瓷切削刀具、超硬磨料磨具（金刚石砂轮和立方氮化硼砂轮）等产品，广泛应用于制造、汽车零部件制造、矿山机械等产业，多方位助力传统工业实现智能制造迈向工业4.0时代。
金刚石和立方氮化硼特点及使用场合
金刚石和立方氮化硼是两种极其硬度和耐磨损的材料，它们在各自的特性和使用场合上有着许多值得探讨的地方。
1. 金刚石的特点和使用场合金刚石是自然界中最坚硬的材料，其硬度大于任何其他自然材料，因此具有极高的耐磨损性。
金刚石晶体结构坚硬而稳定，使其在钻头、研磨工具和切削工具等工业领域有着广泛的应用。
金刚石还具有良好的导热性和导电性，因此在电子工业和热管理领域也有着重要的用途。
2. 立方氮化硼的特点和使用场合立方氮化硼，也被称为C-BN，是一种由碳原子和氮原子组成的超硬材料，其硬度和耐磨性仅次于金刚石。
与金刚石相比，立方氮化硼的化学惰性更强，更不易与其他化合物发生化学反应。
这使得立方氮化硼在高温、高压和腐蚀性环境下有着更广泛的应用，尤其是在金属切削加工和陶瓷加工等领域。
3. 金刚石和立方氮化硼在工业和科学研究中的地位金刚石和立方氮化硼作为超硬材料，已经成为工业制造和科学研究中不可或缺的材料。
其极高的硬度和耐磨性，使得金刚石和立方氮化硼在材料加工、精密加工和机械加工中发挥着关键作用。
在科学研究领域，金刚石和立方氮化硼的特性也被广泛应用于高压实验、光学材料和半导体材料等领域。
4. 个人观点和总结在我看来，金刚石和立方氮化硼作为超硬材料，其重要性不言而喻。
它们不仅在工业制造、科学研究和高新技术发展中发挥着不可替代的作用，同时也拓展了人类对材料的认识和应用。
深入了解金刚石和立方氮化硼的特点和使用场合，对于每个工程技术人员和科研工作者来说都至关重要。
通过对金刚石和立方氮化硼的深入了解，我们不仅可以更好地选择和应用这些超硬材料，还可以在加工和研究中不断取得新的突破和进展。
金刚石和立方氮化硼的特点和使用场合具有极其重要的意义，其深远影响已经不仅仅局限于材料本身，还涉及到整个工业与科学领域的发展。
金刚石和立方氮化硼作为超硬材料，在工业和科学研究中发挥着重要作用。
它们的特点和使用场合丰富多样，深入了解和研究这两种材料对于推动材料科学和相关领域的发展至关重要。
立方氮化硼(PCBN)刀具在活塞加工中的应用
精密加工中， 已取得 显著的技术和经济成果 ， 成为以 车、 铣代磨 削 的最佳 刀具 之一 。Ｐ Ｂ Ｃ Ｎ刀 具作为 新型
的超硬 刀具 已在加 工 行 业 广泛 应 用 ， 在 活塞 加 工 但
行业应用的不太普遍 ， 还有待摸索和推广。
７６
工 具 技 术
立 方氮 化 硼 （ Ｃ Ｎ） 具在 活塞 加 工 中 的应 用 Ｐ Ｂ 刀
张 宝国 杨景飞 刘 涛
山东滨 州渤海 活塞 股份有 限公 司
摘 要 ：Ｃ Ｎ刀具广泛应用 于加工铁系金属 ， ＰＢ 是加工淬硬钢最有效的刀具材料 ， 在分析 了 Ｐ Ｂ Ｃ Ｎ刀具材料性 能
发动 机 的活 塞在气 缸 始软化。Ｐ Ｂ Ｃ Ｎ在
８０Ｉ 的硬 度还高 于 陶瓷和硬 质合金 的常温 硬 度 。 ０ ｃ时 Ｃ
断变换 的 ， 而且气 缸 的实 际形 状 与几 何 基 准形 状 也 总是 有偏 差 ， 在活 塞运 动时 ， 活塞环 相对 于环槽在 径
起反 应 。 （） ４ 具有较 好 的热导性
和精 密加工 的需要 ， ２ 纪 ７ 代 迅 速 发 展 起 在 ０世 ０年 来 的超 硬材 料 ， 聚晶立 方氮 化 硼 （Ｃ Ｎ 是将 精 选 而 ＰＢ ）
的 Ｃ Ｎ晶体在高温高压下 烧结而成 的超硬材 料 ， Ｂ
ＰＢ Ｃ Ｎ刀具 在加工 淬硬 钢 、 冷硬 铸铁 等难加 工材 料和
Ｃ Ｎ的化 学惰性 大 ， 还原性 的气体 介质 中， Ｂ 在 对
２ 立方氮化硼刀具的主要性能特点
（） １高硬 度与 耐磨性 Ｃ Ｎ晶体结 构 与金 刚 石相 似 ， 学键 类 型形 相 Ｂ 化 同、 晶格体 常数 相 近 ， 此 具 有 与 金 刚 石 相 近 的硬 因 度 。Ｃ Ｎ 微 粉 的 显 微 硬 度 为 ８０ Ｂ ００～９０Ｈ 其 ００ Ｖ， ＰＢ Ｃ Ｎ烧结 体 的硬 度 达 到 ３０ ５０Ｈ 在 切 削耐 ００ ００ Ｖ：
聚晶立方氮化硼切削刀具材料及其制造技术
聚晶立方氮化硼刀具及其制造技术综述1聚晶立方氮化硼刀具概述1.1立方氮化硼氮化硼常见的有三种形态：低压形态六方氮化硼（HBN），高压形态闪锌矿立方氮化硼（CBN）和纤锌矿氮化硼（WBN）。
另外，还有菱方氮化硼（rhombohedral BN）、turbostratic氮化硼（TBN），无定型氮化硼（amorphous BN）以及pyrolytic 氮化硼(PBN)，这些都是低压形态的。
CBN是氮化硼的高压形态，是继人工合成金刚石之后出现的，利用超高压高温技术，用结构与石墨相似的六方氮化硼(HBN)转变而获得的第二种超硬材料。
性能见表1。
其硬度、导热性接近金刚石，而且具有与铁族金属不易反应的特点，是一种加工难加工黑色金属材料的理想刀具材料。
表1立方氮化硼性能表指标人造金刚石CBN硬度Ho（MPa）100000 80000~90000理论密度（g/cm3） 3.51 3.47结构晶格立方立方晶格常数 3.567 3.615最小原子间隙（Å） 1.54 1.56热稳定性（℃）700~800 1300~1400与铁族元素的反应反应惰性1.2聚晶立方氮化硼的特点与应用由于CBN单晶颗粒很小，难以获得大的单晶体，且其易解离、具有各向异性等缺点，因此一般采用烧结CBN单晶形成聚晶立方氮化硼（PCBN）以制造刀具。
PCBN是由无数细小的CBN单晶无方向性组成的。
因此PCBN刀具的韧性和抗劈裂能力比单晶制作的刀具大幅度提高，而且聚晶随切削具的磨损不断露出新的晶体，使PCBN刀具呈现优良的切削性能。
PCBN刀具具有下述优异特性:(1)它的硬度和耐磨性很高，仅次于金刚石，耐用度是硬质合金刀具的3～15倍；(2)PCBN刀具的热稳定性很高，耐热性可达1400℃，比金刚石工具(700℃～800℃)高；(3)化学惰性很大，与铁系材料直至1200℃～1300℃时也不易起化学作用，因而能对这些材料高速切削加工，且精度和表面光洁度很高，而金刚石刀具因高温下易与铁族材料发生反应而使之难以切削黑色金属材料；(4)良好的热传导性，大大高于高速钢及硬质合金，仅次于金刚石，且随温度提高，PCBN刀具的导热系数逐渐增加，可导致刀尖处切削温度的降低；(5)较低的摩擦系数。
立方相氮化硼
立方相氮化硼
立方相氮化硼（Cubic Boron Nitride，cBN）是一种硼氮化物，与石墨相似，具有类似的晶体结构，但其原子构型更接近金刚石（碳化硼）。
主要特性和应用包括：
1硬度：cBN是目前已知的硬度仅次于金刚石的物质。
它的硬度可与金刚石媲美，使其成为一种优秀的超硬材料。
2耐磨性：由于其出色的硬度，cBN在耐磨领域中有广泛应用，例如制造切削工具、磨削轮和其他磨损部件。
3化学稳定性：cBN对化学腐蚀的抵抗性较强，因此在一些腐蚀性环境中可以更长时间地保持其性能。
4高温稳定性：cBN在高温条件下具有优异的稳定性，使其在高温应用中成为一种理想的材料，例如高温切削和高温陶瓷制品。
5热导性：cBN具有较高的热导性，因此在一些需要良好散热性能的应用中也得到应用，比如在电子器件中的散热材料。
6超硬切削工具：由于其硬度和耐磨性，cBN广泛用于制造超硬切削工具，用于加工硬质材料，如合金、陶瓷和高温合金。
总体而言，cBN在一些特殊的工业和科学领域中发挥着重要的作用，特别是在对硬度、耐磨性和高温稳定性有极高要求的应用中。
cbn材料
cbn材料CBN材料是一种新型的超硬材料，具有极高的硬度和耐磨性。
CBN是立方氮化硼（Cubic boron nitride）的简称，其硬度仅次于金刚石。
CBN材料适用于加工高硬度材料，如高速钢、硬质合金和陶瓷等。
CBN材料具有以下几个显著的特点：1. 极高的硬度：CBN材料的硬度接近于金刚石，几乎是其他常见硬质材料的两倍。
这使得CBN材料能够在加工中保持较长时间的刀具寿命，并提高加工效率。
2. 高温稳定性：CBN材料在高温下仍能保持稳定的性能，不易发生热膨胀和热震裂纹。
因此，CBN材料适用于高速、高温的切削加工过程。
3. 优异的导热性：CBN材料具有良好的导热性能，可以迅速将热量传导出去，降低加工温度，减少刀具磨损和变形。
4. 耐磨性强：CBN材料能够在高负荷和高速度下保持较长时间的使用寿命。
这种耐磨性使得CBN材料成为加工硬度较高的材料的理想选择。
5. 化学惰性：CBN材料对大多数化学介质具有较好的惰性，不易被化学物质侵蚀。
这使得CBN材料更加耐用和稳定。
CBN材料由于其卓越的性能，在工业制造领域得到了广泛应用。
例如，CBN砂轮可用于高速切削、精密磨削和超精密加工；CBN刀具可用于切削硬质材料和精密加工高硬度钢；CBN涂层可以提高刀具的耐磨性能等。
值得一提的是，虽然CBN材料的硬度优于其他材料，但在实际应用中，CBN材料仍存在其它一些局限性。
比如，CBN材料的价格较高，制备难度较大，限制了其大规模应用；此外，CBN材料也不适用于加工铁系材料，因为CBN材料对铁具有较高的亲和力，容易形成刀具焊接。
总之，CBN材料是一种卓越的超硬材料，具有极高的硬度和耐磨性，以及优异的导热性和高温稳定性。
CBN材料在工业制造领域有着广泛的应用前景，尤其适用于加工硬度较高的材料，如高速钢、硬质合金等。
尽管CBN材料存在一些局限性，但随着科技的进步，CBN材料的制备技术不断改进，相信其在未来将有更广泛的应用。
立方氮化硼(CBN)磨具的应用技术
立方氮化硼（CBN）磨具的应用技术郑州磨料磨具磨削研究所刘一来—高速、高效、高精度、低成本的磨削技术CBN （Cubic Boron Nitride）是继人造金刚石问世之后，于1957年，由美国GE公司首先合成出的又一种超硬材料。
我国在1966年试制成功CBN，至今已有近四十年的历史了。
CBN的硬度仅低于金刚石，但具有比金刚石优越的耐热性和对铁族金属材料的化学惰性。
利用它这些优异的性能作研磨材料所制成的CBN磨具，特别适合于各类铁族金属材料的磨加工。
它和金刚石主要用于加工硬而脆的材料相互补充，使超硬材料的应用范围大大拓宽。
和普通磨料的磨具相比，CBN磨具具有高速、高效、高加工质量、长寿命、低成本的特点，可作为高速数控磨床高效、高精度磨削的首选工具。
在汽车、机床、工具、轴承等工业领域有着广泛的应用。
1、CBN的性质在把CBN作研磨材料使用时，我们主要研究它的硬度、耐磨性、强度和导热性等性质。
◆ CBN 的硬度远高于其它普通磨料。
高的硬度意味着切削能力更强、更锋利；◆ CBN 有高的耐磨性，意味着它比普通磨料更难磨损。
保持磨粒形状的能力是CBN作为高性能磨料的主要特性之一；◆ CBN 的抗压强度很高，这意味着在恶劣的条件下使用时它能保持颗粒完整而不易破碎；◆ CBN 有很好的导热性，在磨削时可实现冷切削。
由于CBN和金刚石某些性质的不同，它们加工材料的范围也不同。
CBN适合加工的材料为工具钢、轴承钢、合金钢、超级合金、铸铁。
金刚石适合加工的材料为硬质合金、玻璃、陶瓷、金属陶瓷、铸铁。
2、CBN磨削系统CBN磨具是用不同类型的结合剂将CBN磨料粘接在一起并制成一定形状的一种工具。
它只有通过合理的磨削工艺，依靠磨床的优越性能，才能最大限度地发挥它的作用。
在研究和应用CBN磨削技术时，必须把CBN磨具、磨床、工件、修整、冷却、磨削工艺等因素纳入一个系统里来进行优化，才能获得最佳的技术和经济效果。
CBN磨削技术中要考虑的几个重要因素如下。
氮化硼刀片切削参数,氮化硼刀片吃刀量
氮化硼刀片切削参数，氮化硼刀片吃刀量氮化硼刀具与金刚石刀具同称为超硬刀具，其性质与金刚石类似，可用于高速精密切削多种材料。
氮化硼刀具的发展，大幅度地提高了劳动生产率，改善了产品质量，降低了生产成本，现如今在市场上已占有很大的份额。
今天为大家说一下氮化硼刀片切削参数，氮化硼刀片吃刀量，一起来看看吧。
氮化硼是什么？氮化硼是由氮原子和硼原子所构成的晶体。
化学组成为43.6%的硼和56.4%的氮，具有四种不同的变体：六方氮化硼（HBN)、菱方氮化硼（RBN）、立方氮化硼(CBN)和纤锌矿氮化硼(WBN)。
通常氮化硼刀片是指立方氮化硼刀片。
什么是立方氮化硼刀片？立方氮化硼（CBN）刀片是利用人工方法在高温高压条件下用立方氮化硼微粉和少量的结合剂合成的，其硬度仅次于金刚石而远远高于其它材料，因此它与金刚石刀具统称为超硬刀具。
立方氮化硼刀具的特点立方氮化硼（CBN）刀具包括立方氮化硼成型刀具和立方氮化硼刀片两类。
立方氮化硼成型刀具是把立方氮化硼复合层直接焊接到成型刀具上，它具有如下特点：（1）高强度和耐磨性。
CBN微观硬度大约为8000～9000HRC，仅次于金刚石9000～10000HRC。
此外，CBN刀具的耐磨性比硬度合金、陶瓷和金刚石刀具都高得多，可用于加工强硬的铸铁以及强度大、硬度高及热敏性高的钢件或其他合金材料。
（2）热稳定性好。
CBN耐热性可达1400～1500℃，在1200℃下可保持硬度不变，比金刚石几乎高出1倍。
CBN刀具具有抵抗周期性高温作用的能力，当用来高速加工高温合金时，CBN刀具的切削速度可以为硬质合金的4～6倍。
（3）良好的导热性。
CBN的导热性大大高于高速钢、陶瓷和硬质合金，且CBN刀具的导热系数随温度的提高而增大。
（4）化学稳定性极强。
CBN化学惰性大，在中性和还原性介质中对酸碱都是稳定的。
在2000℃高温情况下才与碳元素起反应，因此非常适合用于加工黑色金属。
立方氮化硼刀具的应用磨辊是磨煤机磨辊总成的重要耐磨件，其材料为BTMCr20，含有Cr、Ni、Mn及Cu等成分。
立方氮化硼刀具(CBN刀具)车削加工硬质合金材料
立方氮化硼刀具（CBN刀具）车削加工硬质合金材料引言：硬质合金除了做刀具外，亦可以作为各种耐磨耐热模具使用，如碳化钨轧辊，硬质合金冲头，硬质合金耐磨衬套等零件。
硬质合金工件的硬度大约69～81.5HRC，有的高达90HRC，对于硬质合金材料工件的车加工，采用立方氮化硼刀具，可以代替电物理加工、金刚石刀具切削和金刚石磨轮磨削。
以下是华菱超硬立方氮化硼刀具加工硬质合金材料时的案例，以及立方氮化硼刀具车削加工硬质合金材料的注意事项。
(1) 用立方氮化硼刀具（CBN刀具）车外圆：在φ40mm、长100mm的硬质合金冲头上，切去3.5 mm余量，只需25min，如用金刚石磨轮磨削，则需要215min。
(2) 立方氮化硼刀具（CBN刀片）断续车削：不仅可以连续车削硬质合金，而且可以进行断续车削。
如断续车削YG20、YG25的硬质合金套筒时，νc=30m/min，ap=0.35mm，f=0.034mm/r。
刀具的几何参数是：γo=-6°，αo=8°，κr=45°，刀具的耐用度为6 5min。
(3)用立方氮化硼刀片（CBN刀具）镗孔：在硬质合金材料衬套上镗孔，精度为IT6～IT8，表面粗糙度Ra为1.6～0.8μm。
切削用量是：νc=15m/min，ap=0.2～0.5mm，f=0.1～0.15mm/r。
刀具几何参数是：γo=-5°，αo=6°～8°，κr=45°，κ′r=15°，rε=0.5mm。
用立方氮化硼刀具镗孔的效率比用金刚石磨轮磨削高10倍左右。
)（4）缺点：用立方氮化硼刀具车削加工硬质合金时，表面粗糙度一般大于0.8μm的。
这是因为切削硬质合金时的径向分力FP 很大，导致刀具发生退让。
当νc=10m/min、ap=0.5mm、f=0.1mm/r、后刀面磨损0.05mm时，FP为400N左右;VB=0.1mm时，FP=700N;VB=0.2mm时，FP=1300 N。
多晶立方氮化硼
李启泉
多晶立方氮化硼(PCBN)是加工淬硬铁族金属及合金的性能优异的 刀具材料。 但是由于CBN的合成是在超高压高温条件下实现的，受到高压腔体 的限制和合成技术方面的困难，要想得到高质量的大颗粒CBN单晶十 分困难。 通常CBN单晶的尺寸都在0.5mm以下。就是用晶种-温度梯度法合 成的大单晶，其尺寸也不过在3mm左右。作为刀具用，尺寸还太小。 其次，立方氮化硼单晶虽然很硬，但受晶体解理机构的影响，在有些 加工应用中，还显得不够理想。在这种情况下，CBN聚晶特别是带衬 底的聚晶复合片应运而生。 一是解决了CBN的尺寸问题，现在已经能够制造出颗粒尺寸在 0.5~50mm的大块的PCBN材料。 二是由于材料是属多晶组织，不存在解理问题，使PCBN材料的韧 性得到了大幅度的提高。正因为如此，多晶立方氮化硼得到了迅速的 发展。
• 4.高的化学惰性 PcBN本身结构稳定，化学惰性大，与其它材料的亲和力小，不易 发生化学反应，与铁族材料直至1200～1300℃时也不易起化学作用。 因此在高温高压和高速运动的切削条件下，PcBN刀具几乎不发生因 粘结和化学扩散而引起的磨损。试验证明，cBN颗粒在空气中加热到 1000℃时，其晶体氧化后在表面产生一层氧化硼薄膜，它可防止进一 步氧化；不过，cBN在高温下与水起化学反应，由于水解作用造成大 量cBN被磨耗；因此，切不可用水或水溶性润滑剂作为润滑冷却液， 在高温下切削最好是干式切削。 • 5.良好的导热性 PcBN的导热系数为79.54 W/m·K，仅次于金刚石的146.5 W/m·K， 大大高于硬质合金，并且随着温度的升高，PcBN的导热系数逐渐增 大，这可有利于刀具切削区的温度和热量扩散，提高刀具的耐用度。 • 6.较低的摩擦系数 PcBN与不同材料的摩擦系数约为0.1～0.3，较低的摩擦系数使切 削力减小，切削温度降低，不易产生积屑，有利于降低加工材料的表 面粗糙度。
cbn刀片适合加工什么材料【图解】
进入21世纪以来，对于制造行业技术来说最大的变化就是切削刀具的变化，原来的合金刀具、陶瓷刀具等已无法满足各种难加工材料的使用需求，这时CBN（立方氮化硼）刀具应运而生，成为了难加工材料切削的主流刀具。
CBN（立方氮化硼）是通过人工合成方法而得到的一种超硬材料，因其出色的硬度、良好的耐高温性和耐磨性，所以在刀具行业得到了广泛的使用。
本文就来讲讲CBN刀片的主要性能特点和适合加工的材料。
CBN刀具产品及特色优势:1、断续切削用CBN刀具优势明显2、精密切削领域以稳定知名3、HRC62以上超硬切削领域占全球市场主导地位4、非标订制CBN刀具最快3天可交货;标准CBN刀片库存充足;CBN刀具适合加工什么材料：（1）高硬度铸铁（硬度HSD75以上）：如高铬铸铁、合金铸铁、镍硬铸铁、白口铸铁均属于高硬度铸铁，典型零部件有轧辊、工业泵等。
针对高硬度铸铁的BN-K1和BN-K10材质，CBN刀具的优势显著。
（2）高硬度钢件（硬度HRC45-68）：如高锰钢、高速钢、淬火钢等，典型零部件包括轧臼壁、高速钢轧辊、淬硬齿轮/齿轮轴、轴承、滚珠丝杠、模具等。
针对高硬度钢件的BN-S10、BN-S20、BN-S200、BN-H10、BN-H21材质优势明显。
（3）普通灰铸铁（HT150/200/250/300）：如发动机缸体/缸盖、刹车盘、制动鼓、皮带轮、离合器压盘等均属于灰铸铁件。
BN-S300和BNK30牌号CBN刀具可实现高速加工。
（4）其他难加工材料：如F51双相不锈钢、铁基粉末冶金、Inconel 718高温合金材料，及镍基、铁基、钴基等高硬度堆焊/喷焊/激光熔覆/热喷涂材料工件。
BN-S300、BN-S200、BN-K50、BNK30等材质加工应用优势明显。
CBN刀具加工淬火钢的刀具方案CBN是聚晶立方氮化硼的英文Cubic Boron Nitride的缩写，非常坚硬，显微硬度HV700~9800Mpa，硬度和钻石硬度相似，导热系数高，能够承受较高的切削温度。
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论文题目：立方氮化硼刀具特点及应用设计姓名严成坤学院机械工程专业冶金系年级2013级学号S***********2013年11月25日目录立方氮化硼刀具特点及应用设计摘要：立方氮化硼(CBN)是纯人工合成的材料，它具有优良的物理力学性能，具有硬度高、韧性好、热稳定性高和化学惰性大等特点。
因此在切削加工的各个方面表现出了优异的切削性能,特别适宜于加工各种淬硬钢、冷硬铸铁等难加工材料。
本文介绍CBN刀具材料的切削性能,以及在加工过程中的使用特点和应该注意的问题，为在机械加工行业推广奠定基础。
关键词：CBN(立方氮化硼)；PCBN（聚晶立方氮化硼）；刀具；材料；切削性能Cubic Boron nitride Cutting Tool Characteristics andApplication DesignAbstract: Cubic boron nitride (CBN) is a pure synthetic material, which has such excellent physical and mechanical properties as high hardness, good toughness, high thermal stability and chemical inertness etc. Therefore, in various aspects of cutting it showed excellent performance, and is particularly suitable for processing all kinds of hardened steel, cast iron and other hard materials processing. This paper introduces the cutting performance of CBN tool materials, as well as how to use this tool and the problems that should be paid attention to during the process, for the purpose of laying a foundation to its application in mechanical processing.Key Words:cubic boron nitride; polycrystalline cubic boron nitride; cutting tool;material; cutting performance1 引言立方氮化硼(Cubic Boron Nitride简称CBN)由于具有高硬度，高耐磨性，低摩擦系数，高热传导率、良好的耐热性和化学稳定性等这些独特的特性组合，使其成为加工各类铁族金属材料的有效工具，并被誉为“过去半个世纪提高工业生产率的最大贡献之一”。
CBN的优异性能，特别是在汽车发动机制造行业，CBN 已在工业发达国家得到了较为普遍的应用和迅速的发展。
目前美国、欧洲、日本的汽车发动机轴类零件（曲轴、凸轮轴）的精加工几乎普及了CBN砂轮磨削，我国从90年代至今，一直在从事这方面的研究工作，其数控磨床的制造CBN刀具的制造均取得了一些阶段成果，但是CBN刀具的研磨和刃磨要求技术特别高，所以本课题拟开发出一台刃磨和研磨CBN刀具的装置，对提高CBN刀具的应用有一定促进作用。
2 CBN刀具概述立方氮化硼（cubic boron nitride）：立方结构的氮化硼,分子式为BN,其晶体结构类似金刚石,硬度略低于金刚石，为HV72000～98000兆帕,常用作磨料和刀具材料。
1957年,美国的R.H.温托夫首先研制成立方氮化硼。
但至今尚未发现天然的立方氮化硼。
CBN是超硬材料之一，它是氮化硼的化合物，是在越50Kbr的高压及1700℃的高温下形成的，它的硬度仅次于金刚石。
2.1 CBN性能特点1 CBN硬度大CBN是现阶段最硬的材料之一，其微观硬度大约为(8000～9000HV)，仅次于金刚石(9000～10000HV)的硬度，CBN的晶体结构与金刚石相似，也属面心立方晶系，不仅晶格常数（a=3.615A）相近（金刚石a=3.567A），且晶体中化学键的类型也相同。
原子都由共价键连接。
CBN的共价键是饱和的，键的方向性和结合力都很强，具有接近金刚石的硬度和抗压强度。
CBN微粉的显微硬度为HV8000—9000。
在加工淬硬钢及灰铸铁时，CBN刀具的耐磨性比硬度合金、陶瓷和金刚石刀具都高得多。
有一定的韧性，它不仅可用于加工强硬的铸铁，还可加工强度大、硬度高及热敏性高的钢件或其它合金材料。
表1列出了一些坚硬物质的硬度值，以供比较。
表1 一些坚硬物质的硬度及熔点材料名称显微硬度HV 熔点/℃金刚石（C）10000 3750CBN 8000～9000 >3300Si3N45000 1900Al2O32500～3000 2050TiC 3200 3140WC 2400 28702 CBN热稳定性好CBN的耐热性可达1400～1500℃，在高温1200℃下仍可保持硬度不变，比金刚石的耐热性(700～800℃) 几乎高出一倍，CBN在1370℃以上才由立方晶格而开始转化。
CBN在不同温度下的硬度比A1203+TiC陶瓷及硬质合金都高。
CBN 具有抵抗周期性高温作用的能力，由于CBN的这一特性，用来高速加工高温合金(如高镍或高钴基耐热合金)时，CBN刀具的切削速度可以为硬质合金的4～6倍。
CBN和金刚石不一样，CBN是化学惰性特别大的物质，在中性的，还原性的气体中，对酸碱都是稳定的。
与碳只是在2000℃时才起反应，它与铁系元素亲和力小，直到1200～1300℃时也不易与铁系元素起化学反应。
金刚石的热稳定性欠佳，在700～800℃就开始碳化，形成C02而完全失去硬度。
且易于与铁系元素起反应，因此金刚石刀具不适宜于加工钢铁材料。
CBN没有金刚石的这个缺点，故能加工许多以前不能加工的硬质材料。
研究表明，CBN与各种材料的粘接和扩散作用比硬质合金小得多。
CBN有很高的抗氧化能力，在1000℃时也不会产生氧化现象，但是CBN在高温下与水要起化学反应（CBN+3H2O→H3BO3+NH3）。
由于水解作用，造成大量CBN被磨损。
因此在湿式切削时，要注意选择切削液。
在高温下切削时，一般采用干切削。
与碳元素的亲和力小，所以十分适宜于加工黑色金属，而能保持较高的耐用度，聚晶立方氮化硼（PCBN）可用于切削加工，多用于难加工材料的切削加工，但CBN最为广泛应用于切削加工。
3 CBN具有良好的导热性CBN的导热性虽赶不上金刚石，但都大大高于高速钢、陶瓷和硬质合金。
CBN刀具的导热系数随温度的提高而增加，而氧化铝陶瓷刀具的导热系数随温度的提高而减少，在高温下，二者的导热系数相差极大。
单从这点看，CBN刀具高速切削性能应优于氧化铝陶瓷刀具。
4 CBN刀具具有较低的摩擦系数CBN刀具与淬火钢的摩擦系数约为0.2—0.3，由于摩擦系数较小，可相应减少切削力和降低切削温度。
5 CBN线(膨)胀系数较小由表2可见，CBN的线(膨)胀系数较小，可以保证足够的加工精度。
表2 几种材料的线（膨）胀系数材料金刚石CBN WC TiC线（膨）胀系数 3.1×10-6 4.7×10-6 5.1×10-67.6×10-6由于CBN上述优良特性，使它能成为一种优异的刀具材料，但十全十美的刀具材料是没有的，每一种刀具材料都有其合理的应用范围和使用条件。
CBN 刀具也是这样，由于它价格昂贵，其合理使用显得尤为重要。
2.2 CBN结构原理立方氮化硼有单晶体和多晶烧结体两种。
单晶体是把六方氮化硼和触媒在压力为3000～8000兆帕、温度为800～1900℃范围内制得。
典型的触媒材料选自碱金属、碱土金属、锡、铅、锑和它们的氮化物。
立方氮化硼的晶形有四面体的截锥、八面体、歪晶和双晶等。
工业生产的立方氮化硼有黑色、琥珀色和表面镀金属的,颗粒尺寸通常在1毫米以下。
它具有优于金刚石的热稳定性和对铁族金属的化学惰性，用以制造的磨具，适于加工既硬又韧的材料，如高速钢、工具钢、模具钢、轴承钢、镍和钴基合金、冷硬铸铁等。
用立方氮化硼磨具磨削钢材时，大多可获得高的磨削比和加工表面质量。
氮化硼的性质与形状同石墨很相似。
石墨经高温高压处理变成人造金钢石，用类似的手段处理氮化硼(六方)就能得到立方氮化硼。
立方氮化硼是六万氮化硼的同素异形体，是人类已知的硬度仅次于金刚石的物质，两者的性能比较见表3。
表3 CBN和金刚石性能比较金刚石 C 3.52 10000 <700～800℃小CBN BN 3.48 8000 <1600℃大聚晶CBN4000～7000HVCBN的热稳定性和化学惰性大大优于金刚石，在空气中人造金刚石在700～800℃时即碳化，而立方氮化硼可耐1300～15000℃的高温，甚至在1500℃时也不发生相变，从而保持其硬度。
CBN与铁系金属的亲和性较低，而金刚石刀具在一定的切削温度下与铁发生反应而难于切削铁系材料，故CBN刀具能对铁系金属进行高速切削，加工精度高，表面粗糙度低。
精度可达1级，粗糙度可达Ra0.8以下，切削速度比硬质合金提高10倍，其硬度和耐磨性是硬质合金刀具的50倍，陶瓷刀具的25倍。
CBN刀片可用机械夹固或焊接的方法固定在刀杆上，也可将CBN薄片和硬质合金压制在一起成为复合刀具。
3 CBN刀具的应用范围由于CBN刀具的特性，决定了CBN刀具在金属切削加工中所具有的高热硬性、高耐磨性和不易粘刀等优越性能。
CBN刀具的应用范围主要包括以下难加工材料。
1 各类淬火钢：碳素工具钢、合金钢、轴承钢、模具钢、高速钢等工件，工件硬度在50—68HRC。
2 热喷涂类：Ni基、Fe基两大系列产品及其它一些耐磨、耐腐、耐热喷涂材料。
3 耐磨铸铁类：V—Ti铸铁、高磷铸铁和冷硬铸铁等。
4 钛合金类：TC4等。
5 耐热合金的部分工件。
6 CBN刀具还可切削加工YG类硬质合金工件，以及在某些场合下代替原用的金刚石刀具。
4 CBN刀具设计4.1 CBN刀具参数的选择4.1.1切削刀具几何参数的选择刀具的几何参数选择是否合理，对CBN刀具影响如同其它刀具一样，其使用寿命有时会相差几倍甚至十几倍之多。
这要视工件的材料成分、机械性能、加工要求、机床情况和操作技术水平等许多因素所决定。
根据实践经验，初用者需作选择试切，推荐使用90°刀尖角和120°刀尖角作试切基础，同时推荐0°前角和负前角(0°～-10°)；后角一般偏小，在8°～12°范围内。