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料。因为在高温下铁
原子容易与碳原子作用而使其转化为石墨结构。此外，用它切削镍基合金时，同样也会迅速
磨损。
二、超硬刀具的主要品种及应用
目前，在世界上已经应用或正在试验中的超硬刀具材料的主要品种有以下几种。
1.天然和人工合成大单晶金刚石
单晶金刚石有天然金刚石
(ND)和人工合成金刚石两种。单晶金刚石用于制作切削刀具
必须是大颗粒的
(质量大于 0.1g，最小径长不得小于 3mm)。ND 是目前已知矿物中最硬的物
质，其显微硬度可达
10000HV，耐磨性好，而且切削刃非常锋利，刃部粗糙度值小，摩擦
因数低，抗黏结性好，热导率高，切削时不易黏刀及产生积屑瘤，加工表面质量好。天然金
刚石的硬度、抗磨损与抗腐蚀性和化学稳定性保证了刀具的超长寿命，能保证持续长久的正
常切削，并减少由于刀具磨损对被加工零件的影响；其较高的导热系数又可降低切削温度
和零件的热变形。天然大单晶金刚石的优良特性可满足精密及超精密切削对刀具材料的大多
数要求，虽然其价格昂贵却仍被公认为是理想的精密及超精密切削工具材料。可广泛地应用
于加工原子核反应堆及其它高技术领域的各种反射镜、导弹和火箭中的地航陀螺、计算机硬
盘基片，加速器电子枪的超精密加工以及传统手表零件、首饰、制笔、有色金属装饰件的精密
加工等。此外，还可以用于制造医用刀具。
ND 的缺点主要是与铁族元素接触时有化学反应，
在 700～800
℃时将碳化(即石墨化)，一般不适于加工钢铁材料。
2.聚晶金刚石和聚晶金刚石复合刀片
PCD 又称金刚石烧结体，它是在高温、高压下，通过钴等金属结合剂将许多金刚石单
晶粉聚晶成的多晶体材料。虽其硬度稍低于天然单晶金刚石，但它是随机取向的金刚石晶粒
的聚合，属各向同性，无解理面。因而它不像大单晶金刚石那样在不同晶面上的强度、硬度
及耐磨性有很大的差别，以及因解理面的存在而呈脆性。在切削时，切削刃对意外损坏不很
敏感，抗磨损能力也较强，可长时间保持锋利的切削刃，加工时可采用很高的切削速度和
较大的背吃刀量，使用寿命一般高于
WC 基硬质合金刀具 10～50 倍，而且 PCD 原料来源
丰富，其价格只有
ND 的几十分之一至十几分之一，PCD 刀具具有极高的硬度及寿命、很低
的摩擦系数、锋利的刀刃、优异的导热性和低膨胀系数等特点，现已成为传统
WC 基硬质合
金刀具的高性能替代品。聚晶金刚石复合片
(PDC)刀具材料是在 PCD 研究的基础上发展起来
的。硬质合金作为
PCD 的基体材料既有好的韧性和一定的硬度，同时又具有可焊性以及与
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