O nitreto cúbico de boro (CBN), o segundo material superduro sintetizado usando um método semelhante à fabricação do diamante, só perde para o diamante em termos de dureza e condutividade térmica. Possui excelente estabilidade térmica e pode ser aquecido a 10.000ºC na atmosfera. Não ocorre oxidação. O CBN possui propriedades químicas extremamente estáveis para metais ferrosos e pode ser amplamente utilizado no processamento de produtos siderúrgicos.

(1) Tipos de ferramentas de corte de nitreto de boro cúbico

O nitreto cúbico de boro (CBN) é uma substância que não existe na natureza. Divide-se em monocristalino e policristalino, ou seja, monocristal CBN e nitreto de boro cúbico policristalino (bornnitreto cúbico policristalino, PCBN para abreviar). CBN é um dos alótropos de nitreto de boro (BN) e tem uma estrutura semelhante ao diamante.

PCBN (nitreto de boro cúbico policristalino) é um material policristalino no qual materiais finos CBN são sinterizados através de fases de ligação (TiC, TiN, Al, Ti, etc.) sob alta temperatura e pressão. Atualmente, é o segundo material mais duro sintetizado artificialmente. O material da ferramenta do diamante, juntamente com o diamante, é coletivamente chamado de material de ferramenta superduro. PCBN é usado principalmente para fazer facas ou outras ferramentas.

As ferramentas de corte PCBN podem ser divididas em lâminas sólidas de PCBN e lâminas compostas de PCBN sinterizadas compostamente com carboneto.

As lâminas compostas de PCBN são feitas sinterizando uma camada de PCBN com uma espessura de 0,5 a 1,0mm em um carboneto cimentado com boa resistência e tenacidade. Seu desempenho combina boa tenacidade com alta dureza e resistência ao desgaste. Resolve os problemas de baixa resistência à flexão e difícil soldagem das lâminas CBN.

(2) Principais propriedades e características do nitreto cúbico de boro

Embora a dureza do nitreto de boro cúbico seja ligeiramente menor do que o diamante, ele é muito maior do que outros materiais de alta dureza. A grande vantagem do CBN é que sua estabilidade térmica é muito superior à do diamante, atingindo temperaturas acima de 1200°C (o diamante é de 700-800°C). Outra vantagem notável é que ele é quimicamente inerte e não reage com o ferro a 1200-1300°C. As principais características de desempenho do nitreto de boro cúbico são as seguintes.

(1) Alta dureza e resistência ao desgaste: A estrutura cristalina CBN é semelhante ao diamante, e tem dureza e resistência semelhantes ao diamante. O PCBN é particularmente adequado para o processamento de materiais de alta dureza que só poderiam ser moídos antes, e pode obter melhor qualidade de superfície da peça de trabalho.

(2) Alta estabilidade térmica: A resistência ao calor do CBN pode chegar a 1400~1500°C, que é quase 1 vezes maior do que a resistência ao calor do diamante (700~800°C). As ferramentas PCBN podem cortar ligas de alta temperatura e aço temperado em altas velocidades 3 a 5 vezes maiores do que as ferramentas de metal duro.

(3) Excelente estabilidade química: Não tem interação química com materiais à base de ferro até 1200-1300°C, e não se desgasta tão acentuadamente quanto o diamante. Neste momento, ainda pode manter a dureza do carboneto cimentado; Ferramentas de PCBN são adequadas para o corte de peças de aço temperado e ferro fundido refrigerado, pode ser amplamente utilizado no corte de alta velocidade de ferro fundido.

(4) Tem boa condutividade térmica: Embora a condutividade térmica do CBN não possa acompanhar o diamante, entre vários materiais de ferramentas, a condutividade térmica do PCBN só perde para o diamante, e muito maior do que o aço rápido e o carboneto cimentado.

(5) Tem um coeficiente de atrito mais baixo: Um baixo coeficiente de atrito pode levar a uma redução na força de corte durante o corte, uma redução na temperatura de corte e uma melhoria na qualidade da superfície usinada.

(3) Aplicação de ferramentas de corte de nitreto de boro cúbico

O nitreto de boro cúbico é adequado para o acabamento de vários materiais difíceis de cortar, como aço temperado, ferro fundido duro, ligas de alta temperatura, carboneto cimentado e materiais de pulverização de superfície. A precisão de processamento pode atingir IT5 (o furo é IT6), e o valor de rugosidade superficial pode ser tão pequeno quanto Ra1.25~0.20μm.

O material da ferramenta de nitreto de boro cúbico tem pouca tenacidade e resistência à flexão. Portanto, as ferramentas cúbicas de torneamento de nitreto de boro não são adequadas para usinagem áspera em baixas velocidades e cargas de alto impacto; ao mesmo tempo, não são adequados para o corte de materiais com alta plasticidade (como ligas de alumínio, ligas de cobre, ligas à base de níquel, aços com alta plasticidade, etc.), pois o corte dessas bordas construídas graves ocorrerá ao trabalhar com metal, deteriorando a superfície usinada.