Кристалічна структура і властивості абразивного зерна
Різальні властивості абразиву визначаються тим, як зв'язані атоми в його кристалі. Що коротші й міцніші зв'язки, то вища твердість. Але для роботи в крузі самої твердості мало: зерно має бути достатньо в'язким, щоб не руйнуватися від удару, і достатньо крихким, щоб сколюватися з утворенням нових кромок.
| Матеріал | Ґратка | Мікротвердість, ГПа | Густина, г/см³ | Термостійкість на повітрі, °C |
|---|---|---|---|---|
| Електрокорунд | Тригональна (α-Al₂O₃) | 19–24 | 3,9–4,0 | до 1700 |
| Карбід кремнію | Гексагональна | 32–36 | 3,2 | 1300–1400 |
| Карбід бору | Ромбоедрична | 40–45 | 2,5 | 500–700 |
| Кубічний нітрид бору | Кубічна | 80–90 | 3,45–3,49 | 1200–1400 |
| Алмаз | Кубічна | близько 100 | 3,5 | 700–800 |
Твердість
Загальне правило: абразив має бути твердішим за оброблюваний матеріал щонайменше в півтора-два рази. Загартована сталь має мікротвердість 7–8 ГПа, і електрокорунд дає їй раду легко. Карбіди у швидкорізальній сталі та твердому сплаві мають твердість 15–25 ГПа — впритул до електрокорунду, тому тут потрібні карбід кремнію, ельбор або алмаз.
В'язкість і крихкість
В'язке зерно витримує велике зусилля і підходить для обдирання. Крихке сколюється малими частинами і зберігає гостроту за невеликих навантажень — воно краще для чистових операцій і теплочутливих сталей. У ряду електрокорундів в'язкість спадає від цирконієвого і нормального до білого, а монокорунд поєднує міцність із гостротою.
Форма зерна
- Ізометричне зерно, близьке до куба чи кулі, міцніше і дає щільне пакування. Його використовують у кругах для важких робіт.
- Пластинчасте і голчасте зерно гостріше, але легше ламається. Йому віддають перевагу для шкурки, де зерна орієнтують вістрям угору.
Форму оцінюють за насипною густиною: що вона вища для даної зернистості, то ізометричніше зерно.
Мікроструктура
Зерно плавленого електрокорунду — уламок великого кристала. Під час зношування на ньому утворюється площадка, і лише потім відбувається скол. Зерно спеченого мікрокристалічного корунду складається з безлічі кристалітів розміром менше мікрометра: воно втрачає їх по одному, залишаючись гострим значно довше. Той самий принцип використано в полікристалічних алмазах та ельборі.
Хімічна стійкість
Твердість вимірюють за кімнатної температури, а зерно працює за сотень градусів. За цих умов вирішує хімія: алмаз і карбід кремнію взаємодіють із залізом, електрокорунд — із титаном. Саме тому найтвердіший абразив не завжди найкращий.