(1)具有很高的硬度和耐磨性。CBN晶體結構與金剛石相似,化學鍵類型相同、晶格常數相近,因此具有與金剛石相近的硬度和強度。CBN微粉的顯微硬度為8000~9000HV,其燒結體PCBN的硬度一般為3000~5000HV。在切削耐磨材料時其耐磨性為硬質合金刀具的50倍,為涂層硬質合金刀具的30倍,為陶瓷刀具的25倍。
使用PCBN刀具不僅具有較高的金屬去除率,而且能得到好的加工精度和已加工表面質量,即保持已加工表面的完整性,并可改變傳統的將機械加工分為淬火前用刀具切削粗加工和淬火后用砂輪磨削精加工的工藝方法,從而可在同一臺設備上進行淬火前的粗加工和淬火后的精加工這樣可減少磨床設備的投資,減少工序數,提高生產率和加工質量,因此,PCBN刀具的使用對小批量、中小企業非常適合。另外,由于PCBN刀具具有高的硬度和耐磨性,能在高的切削速度下長時間加工出高精度零件,尺寸分散度小,并且可大大減少換刀次數和刀具磨損補償停機所花的時間,因此是自動線和自動化加工設備的理想刀具。
(2)具有很高的熱穩定性。CBN的耐熱性可達1400~1500℃,PCBN在800℃時的硬度還高于陶瓷和硬質合金的常溫硬度。因此PCBN刀具可用比硬質合金刀具高3~5倍的速度來高速切削高溫合金和淬硬鋼。
(3)具有優良的化學穩定性。CBN的化學惰性特別大,在1200~1300℃時也不與鐵系材料發生化學反應,與碳在2000℃時才發生反應;在中性、還原性的氣體中,對酸堿都是穩定的;其對各種材料的粘接、擴散作用比硬質合金小得多,因此PCBN刀具特別適合加工鋼鐵材料。
(4)具有較好的導熱性。在各類刀具材料中CBN的導熱性僅次于金剛石,導熱系數為1300W/(m·K),是紫銅的3.2倍,是硬質合金的20倍37.1(1300:35),熱擴散率比值為65.5(74.7:1.14),而且隨著溫度的升高,PCBN導熱系數是增加的,而氧化鋁的導熱系數是降低的,如圖2-37所示。PCBN刀具導熱系數高可使刀尖處溫度隆低,減小刀具的磨損有利于加工精度的提高。在同樣的切削條件下PCBN刀具的切削溫度要低于硬質合金刀具。
(5)具有較低的摩擦系數。與不同材料間的摩擦系數CBN為0.1~0.3、硬質合金為0.4~0.6,隨著切削速度的提高,摩擦系數是減小的。這一特性導致切削時刀-屑間摩擦減小,切削變形減小,切削力降低,加工表面質量提高。
PCBN刀具材料與其他刀具材料的性能比較如下表所示。