1樓：匿名使用者
一、 天然磨料
自然界一切可以用於磨削或研磨的材料統稱為天然磨料。常用的天然磨料有以下幾種：
1． 金剛石
金剛石是目前已知最硬的物質，其顯微硬度為98.59gpa。金剛石是碳的同素異型體，主要成份是碳，另外還含有0.
02~4.8%的雜質，比重為3.15~3.
53g/cm3。其產地非常有限，不但**昂貴，而且極為缺乏。
金剛石因含雜質的不同而呈黑色、黑褐色、灰黑色等，脆性較大，易沿結晶面裂開，結晶越大抵抗外力的作用越強，金剛石的計量單位是克拉，1克拉=0.2g。
天然金剛石作為磨料主要用途有兩個方面：
（1） 用於修整砂輪；
（2） 磨削和研磨難加工材料（如硬質合金、寶石、玻璃、石料等）。
2． 天然剛玉
天然剛玉的主要礦物成份為α——al2o3,其顯微硬度為20.58gpa，比重為3.93~4.00g/cm3。自然界存在的天然剛玉主要有以下三種：
（1）優質剛玉（俗稱寶石）有藍寶石（含鈦）、紅寶石（含鉻）等；
（2）普通剛玉，呈黑色或棕紅色；
（3）金剛砂，可分為綠寶石金剛砂和褐鐵礦金剛砂，它是一種集合晶體，硬度較低。
在上述三種天然剛玉中，第一種主要用於首飾，而後二種可以作為磨料，用來製造砂輪、油石、砂紙、砂布或微粉、研磨膏等。
3．石榴石
石榴石的晶形較好，顯微硬度為13.33gpa。屬於石榴石的礦物種類很多，但適合於作磨料的僅有鐵鋁石榴石一種，其礦物組成這：
3feo.al2o3.3sio2,含量不低於85~90%。
4。石英
石英的化學成份為sio2，常夾雜有al2o3、fe2o3、 cao mgo fe2o3等。顯微硬度為8.04 gpa，可用作磨料的石英礦有脈石英、石英岩及石英砂等。
隨著科學技術的發展，人造磨料的品種已達幾十種之多，天然磨料由於自身的缺陷，已被越來越多的人造磨料所取代，目前除了天然金剛石、石榴石外，其它種類的天然磨料用量甚微。
二、 人造磨料
人造磨料分剛玉系列、碳化物系列、超硬系列等幾大類。現將各類磨料的簡要製造方法、特性及磨削物件分別敘述如下。
1． 剛玉系列人造磨料
屬於剛玉系的人造磨料有棕剛玉、白剛玉、鋯剛玉、微晶剛玉、單晶剛玉、鉻剛玉、鐠釹剛玉、黑剛玉及礬土燒結剛玉等。
（1）棕剛玉（a）
棕剛玉是以鋁礬土、無煙煤和鐵屑為原料，在電弧爐內經高溫冶煉而成。在冶煉過程中，無煙煤中的碳將礬土中的氧化矽、氧化鐵和氧化鈦等雜質還原成金屬，為些金屬結合在一起成為鐵合金，由於其比重較剛玉熔液大而沉降至爐底與剛玉熔液分離。僅有少量的雜質夾雜在剛玉熔快中。
棕剛玉的主要礦物成份為物理剛玉，三方晶系，少量的礦物雜質有：矽酸鈣、鈣斜長石、富鋁紅柱石（又稱莫來石）、鈦化物、玻璃體及少量鐵合金等。
棕剛玉的抗破碎能力較強，抗氧化、抗腐蝕，具有良好的化學穩定性，是一種用途廣泛的磨料。適用於磨削抗張強度高的金屬材料，如普通碳素鋼、硬青銅、合金鋼的細磨和精磨，磨加工螺紋和齒輪等，白剛玉還可用於精密鑄造及高階耐火材料。
（3）鉻剛玉（pa）
鉻剛玉中由於引入cr3+改善了磨料的韌性，其韌性較白剛玉高，而硬度與白剛玉相近，用於加工韌性較大的材料時，其加工效率比白剛玉高，並且工件表面的光潔度也較好，鉻剛玉適應於加工韌性高的淬火鋼、合金鋼、精密量具及儀表零件等光潔度要求較高的工件。
（4）微晶剛玉（ma）
微晶剛玉所採用的原材料及冶煉方法與棕剛玉基本相同，在停爐後立即把熔液通過流放或傾倒的方法倒入枝模子內急速冷卻（一般在30分釧以內），因而得到微細結晶的集合體。
微晶剛玉在冶煉過程中，雜質的還原程度較差，al2o3含量為94~96%，晶體尺寸一般在80~300微米，晶體佔57~85%，最大晶體尺寸不超過400~600微米。它具有強度高，韌性較大的特點。適用於重負荷磨削，可以磨削不鏽鋼、碳素鋼、軸承鋼以及特種球墨鑄鐵等材料，由於磨粒在磨削過程中呈微刃破碎狀態，也被用於精密磨削甚至鏡面磨削。
（5）單晶剛玉（sa）
單晶剛玉是以礬土、無煙煤、鐵屑和黃鐵礦為原材料，在電弧爐內共熔，礬土中的氧化鐵、二氧化矽和氧化鈦先後被還原並組成鐵合金從熔液中沉降至爐底。一小部分氧化鋁與碳、硫化亞鐵起複分解反應，生成少量的硫化鋁填充在單晶顆粒之間，當熔塊冷卻後放入水中時，硫化鋁被溶解，而被硫化鋁隔開的單晶剛玉即可分散開成為自然粒度的磨料。
單晶剛玉呈灰白色，其顆粒形狀多為等積形，晶體內不含雜質，具有多稜角的切削刃，在同樣的磨削力作用下，所形成的力矩小於其它磨料，因此它不易折碎，機械強度較高，單顆粒抗壓強度為22~38kg，而棕剛玉僅為10~20kg。單晶剛玉由於有較高的硬度和韌性，所以切削能力較強，可用來加工工具鋼、合金鋼、不鏽鋼、高鋇鋼等韌性大、硬度高的難磨材料。
(6)鋯剛玉（za）
鋯剛玉是以鋁氧粉和鋯英石為原料，在電弧爐內經高溫冶煉而成，整個過程基本上是一個熔化再結晶的過程。它是一種由α——al2o3,與zro2組成的共晶集合體，在冶煉過程中應儘可能使兩種結晶相互交錯構成微晶型晶體。
鋯剛玉適用於高速重負荷磨削，可荒磨鑄鐵、鑄鋼、合金鋼和高速鋼等，特別適合於鈦合金、耐熱合金、高釩鋼、不鏽鋼的磨加工。
（7）鐠釹剛玉（na）
鐠釹剛玉的製造工藝與白剛玉相似，其差異是在冶煉過程中加入約0.175%的鐠釹富集物（氧化鐠、氧化釹、氧化鑭）。大量的磨削試驗證明其磨削效能優於白剛玉，適用磨削不鏽鋼、高速鋼、球磨鑄鐵、高錳鑄鋼及某些耐熱合金等。
（8）黑剛玉（ba）
黑剛玉的冶煉方法與棕剛玉相同，是以三水鋁礬土為原料，加少量還原劑，經溶煉而成，其耗電量約為棕剛玉的三分之二。呈黑色，主要化學成分：al2o3不低於77%，sio2含量為10~12%，
fe2o3含量為7~10%，tio2約為3%，比重不小於3.61.
黑剛玉具有很好的自銳性，磨削時發熱量少，加工件的光潔度較好，適用於零件電鍍前底面拋光，鋁製品和不鏽鋼的拋光，也可用於拋光光學玻璃、加工木材等。由於它的親水性好，可用在製造砂紙、砂布和樹脂磨具，還可以作研磨膏和拋光粉。黑剛玉由於鐵含量高，因而不宜用於製造陶瓷磨具。
（9）礬土燒結剛玉
礬土燒結剛玉是唯一不用電爐冶煉的剛玉，它是用優質熟礬土（al2o3含量85%以上）經溼法球磨至3微米的微粒料漿（球磨時應加粘結劑），再經壓濾成型為各種幾何形狀的磨粒，在1500℃下燒結。
礬土燒結剛玉的主要化學成份是：al2o3（85~88%）、sio2（3~4%）、tio2（3.5~4.
5%）、fe2o3（5.6~6.5%）。
它具有α——al2o3微晶結構，韌性高，可承受較大的磨削壓力而不至於破碎，並能切削較厚的金屬層，橫向進給可高達6mm以上。磨料的形狀可製成各種柱形體，這是所有磨料中唯一的特例，適用於重負荷荒磨。
2． 碳化物系列人造磨料
（1）碳化桂
碳化矽是以石英、石油焦炭為主料，水粉、食鹽為輔料按一定比例混勻後裝入電阻爐內，通過高溫冶煉而製成的人造磨料。
碳化矽分黑綠兩種：黑碳化矽呈黑色或藍黑色，綠碳化矽呈綠色或藍綠色。在製造過程中，生產綠色碳化矽的特點在於採用較純的原材料，爐料中加入食鹽，它可促進產品呈綠色。
綠色碳化矽的純度要高於黑色碳化矽。
碳化矽不與任何酸起反應，但鹼性氧化物的熔體能促使碳化矽的分解。
黑色碳化矽與剛玉系人造磨料相比，硬度較高、脆性較大，適用於加工抗張強度較低的金屬及非金屬材料，如灰鑄鐵、黃銅、鉛等有色金屬，以及陶瓷、玻璃廠料等硬質脆性材料。
綠色碳化矽與黑色碳化矽相比，其純度、硬度、脆性稍大，適用於加工硬而脆的材料，如硬質合金、玻璃、瑪瑙等，也廣泛用於量具、刃具、模具的精磨及飛機、汽車、船舶等發動機氣缸的珩磨。
隨著工業的發展和科學技術的進步，碳化矽的非磨削用途在不斷擴大，在耐炎材料方面用於製作各種高階耐炎製品，如墊板、出鐵槽、坩鍋熔池等；在冶金工業上作為鍊鋼脫氧劑，可以節電，縮短冶煉時間，改善操作環境；在電氣工業方面利用碳化矽導電、導熱及抗氧化性來製造發熱元件——矽碳棒。碳化矽的燒結制品可作固定電阻器，在工程上還可作防滑防腐蝕劑。碳化矽與環氧樹脂混合可塗在耐酸容器中、蝸輪機葉片上起防腐耐磨作用。
（2） 鈰碳化矽（cc）
鈰碳化矽是在碳化矽的爐料內不加食鹽而新增微量的氧化鈰（ceo2）冶煉出來的,其外觀和綠碳化矽相似,顯微硬度為36.29gpa。與綠碳化矽相比，其鈰碳化矽的顯微硬度、單顆粒抗壓強度、韌性等均比綠碳化矽高。
由於鈰碳化矽的物理效能有所改彎，因此，其磨削效果也得到了一定的改善。試驗證明磨鈦合金時，鈰碳化矽與綠碳化矽相比，切削效率提高近一倍，並且火花較小；磨鑄鐵時，當進刀量為0.01mm時，鈰碳化矽的耐用度比綠碳化矽砂輪提高18.
9%，磨削比提高9.6%，當進刀量為0.02mm時，其耐用度提高27.
4%，磨削比提高74.1%。由此可見，用鈰碳化矽磨削鑄鐵進刀量時，其效果比綠碳化矽提高的更顯著。
磨硬質合金的效果與綠碳化矽相近，磨削co5si m5al 5f-6等難磨高速鋼，其效果與單晶剛玉相似。
（3） 碳化硼（bc）
碳化硼（b4c）是以硼酸（h3bo3）和炭素材料為原料，在電弧爐內經1700~2300℃的高溫冶煉，由碳直接還原熔融的硼酐（b2o3）而製得。
碳化硼是一種具有金屬光澤的灰黑色粉末，是一種超硬材料。在空氣中加熱至500℃時，碳化硼開始氧化當溫度達到800~900℃時，其氧化作用更為顯著。碳化硼曾用來代替金剛石研磨硬質合金刀具。
其燒結制品可以代替金剛石作為砂輪的修整工具，適用於精磨碳鎢合金、碳鈦合金、燒結剛玉、人造寶石和特殊陶瓷等硬質材料製品。
（4） 碳矽硼
碳矽硼是以硼酸、石英砂、石墨為原料，在電弧爐內經高溫冶煉而成，呈灰黑色，其硬度次於氮化硼高於碳化硼，脆性大，適用於硬質合金、半導師體、人造寶石和特殊陶瓷等硬質材料的加工。
3． 超硬系列人造磨料
（1）金剛石（jr）
金剛石是以石黑為原料，以某些金屬或合金為觸媒，在高溫（1000~2000℃）、高壓（557~608mpa）下，使石墨結構轉變為金剛石結構而成。金剛石是已知的最硬物質，具有較高的抗壓強度、良好的導熱性、化學穩定性、耐磨性，以及較強的切削能力。
金剛石可分為jr1、jr2、jr3、jr4、jr5五個牌號，其特點和用途如下：
1．jr1型：晶體多為針片狀，晶面粗糙，用於製造樹脂結合劑金剛石磨具，主要用於硬質合金、陶瓷、玻璃及難磨材料的精磨工序，加工效果好，表面光漫無邊際度高，有時也用於半精磨，但不適於重負荷磨削。
2．jr2型：晶體大部分為等積形，適於製造金屬結合劑及陶瓷結合劑金剛石磨具。它可承受較大的負荷，用於粗磨、半精磨硬質合金及非金屬材料，也可切割光學玻璃、寶石、高硬岩石等。
3．jr3型：晶體較完整，晶面光滑，抗壓強度高，用於製造金屬結合劑地質鑽頭、修整工具和切割工具等。
4．jr4型：晶體完整，抗壓強度高於jr3，用於製造地質鑽頭、修整工具和切割工具等。
5．jr5型：顆粒為淺黃或淡黃綠色，多為透明無雜質的完整八面晶體，強度高，適於製造切割鋸片，鑽頭及修整工具等，用於加工硬脆非金屬材料。
（2）立方氮化硼
立方氮化硼是以六方氮化硼為原料，減金屬或鹼土金屬或它們的氮化物作觸媒，在高壓高溫下轉變為立方晶體的氮化硼。這一轉變與石墨轉變為金剛石相似。
立方氮化硼是一種新型的超硬磨料，其硬度僅次於金剛石，而熱穩定性、化學穩定性均優於金剛石，特別是對鐵族金屬的化學惰性好，不易與鋼材起反應，磨既硬又韌的鋼材時具有獨特的優點，耐磨性比普通磨料高30~40倍，在加工高速鋼、合金鋼、耐熱鋼時，其工作能力在大超過金剛石磨具的工作能力。亦可作為磨加工硬質合金及非金屬材料使用。
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