Виробництво кубічного нітриду бору (ельбор)
Кубічний нітрид бору (КНБ) не трапляється в природі. Його вперше одержали 1957 року в лабораторії General Electric, а в СРСР освоїли в 1960-х під назвами ельбор і кубоніт. За твердістю він поступається лише алмазу, але, на відміну від нього, придатний для обробки сталей.
Як його одержують
Вихідна сировина — гексагональний нітрид бору, м'який білий порошок із шаруватою структурою, схожою на графіт. Його змішують із каталізатором (сполуками лужних і лужноземельних металів) і піддають тиску 4–7 ГПа за температури 1400–1800 °C в апараті високого тиску. Шарувата ґратка перебудовується в кубічну, аналогічну алмазній. Після витримки спік розчиняють, кристали промивають, сортують за розміром і міцністю.
| Властивість | КНБ | Алмаз | Електрокорунд |
|---|---|---|---|
| Мікротвердість, ГПа | 80–90 | близько 100 | 19–24 |
| Термостійкість на повітрі, °C | 1200–1400 | 700–800 | до 1700 |
| Взаємодія із залізом | Інертний | Розчиняється під час нагрівання | Інертний |
| Густина, г/см³ | 3,45–3,49 | 3,5 | 3,9–4,0 |
| Теплопровідність | Дуже висока | Найвища | Низька |
Марки
- ЛО — ельбор звичайної міцності, для кругів на органічній і керамічній зв'язках.
- ЛП — підвищеної міцності, для керамічних і металевих зв'язок, силового шліфування.
- ЛКВ — високоміцні кристали з правильним огранюванням, для гальванічного інструмента і високих швидкостей.
- КО, КР — кубоніт звичайної та підвищеної міцності, розроблений у Києві.
Зернистість позначають дробом розмірів у мікрометрах, наприклад 125/100, або кодом FEPA B126.
Чому КНБ ефективний на сталі
Зерно не розчиняється в залізі, довго зберігає гостроту і відводить тепло в круг, а не в деталь. У результаті поверхневий шар одержує стискальні залишкові напруження замість розтягувальних, а припіки практично виключені. Стійкість круга між правками в десятки разів вища, ніж в електрокорундового, розмір у партії тримається без підналагодження.
Обмеження
- Висока ціна зерна виправдана лише під час обробки загартованих сталей твердістю понад 55 HRC і в серійному виробництві.
- Потрібен жорсткий верстат із точним шпинделем: вібрації руйнують дорогий шар.
- За високої температури КНБ реагує з водяною парою, тому переважні масляні рідини або емульсії підвищеної концентрації.
- М'які сталі налипають на круг, для них ельбор не застосовують.