超硬刀具主要有金刚石刀具和立方氮化硼（CBN）刀具这两大类型。金刚石刀具的超硬特性源于天然或人造金刚石晶体，其碳原子以共价键结合形成正四面体结构，这种独特的晶格排列让金刚石拥有极高的硬度，摩氏硬度达 10，是自然界已知很硬的物质。天然金刚石稀缺且价格昂贵，人造金刚石多通过高温高压法（HPHT）或化学气相沉积法（CVD）制成，能在满足工业大量需求的同时保障质量，常用于加工有色金属、陶瓷等非铁材料，像铝合金精密零件的铣削、光学镜片的研磨，利用金刚石高硬度、低摩擦系数，可实现高精度、高光洁度表面加工。

立方氮化硼刀具则以立方氮化硼为关键材料，它是在高温高压条件下，由六方氮化硼等原料合成，晶体结构类似金刚石，硬度仅次于金刚石，摩氏硬度达 9.2 - 9.3。但它与金刚石不同，对铁元素化学稳定性强，能胜任淬火钢、耐热合金等黑色金属的高速切削，例如汽车发动机曲轴的硬车削，面对高硬度、高强度工件，CBN 刀具切削刃口保持锋利，耐用度出色，加工效率大幅高于传统硬质合金刀具。

问：超硬刀具对比传统硬质合金刀具，优势体现在哪些方面？

在硬度和耐磨性上，传统硬质合金刀具硬度通常在 89 - 93HRA，超硬刀具远超于此，金刚石刀具和 CBN 刀具的高硬度使其刃口更锋利、耐磨，加工过程中刀具磨损慢，长期保持良好切削状态，能大幅延长刀具寿命，减少频繁换刀停机时间，提升生产连续性。如在玻璃切割，金刚石刀具能完成数万次切割动作，硬质合金刀具则很快磨损报废。

切削速度方面，超硬刀具耐热性优良，允许的切削速度高。硬质合金刀具切削速度受限，高速切削时因高温软化、磨损加剧；超硬刀具工作温度达 1000℃甚至更高仍能稳定切削，CBN 刀具切削淬火钢时，切削速度可比硬质合金刀具提高 3 - 5 倍，极大缩短加工周期，降低单件加工成本。

加工精度和表面质量上，超硬刀具刃口能研磨到纳米级锋利度，切削时切削力小、振动弱，加工出的工件尺寸精度可达微米级，表面粗糙度值低。像模具加工，用超硬刀具铣削、电火花加工后的清角、光整加工，可获得近乎镜面的表面，减少后续手工打磨工序，提升模具品质与制造效率。

问：超硬刀具在哪些工业领域应用广泛，发挥着怎样关键的作用？

在汽车制造领域，发动机零部件多是高硬度合金钢、铸铁，像曲轴、凸轮轴、缸体等。CBN 刀具用于曲轴的硬车削，将淬火后的曲轴毛坯直接加工到尺寸精度要求，替代传统粗磨 - 精磨工艺，效率提升数倍，且表面完整性好，提升零件疲劳强度，保证发动机可靠性与耐久性；变速器齿轮加工，金刚石涂层刀具铣削齿轮齿面，高精度、高光洁度加工能降低啮合噪声、提高传动效率，助力汽车性能优化。

航空航天产业，钛合金、镍基高温合金大量用于发动机叶片、结构件制造，材料难加工、对刀具损耗大。超硬刀具凭借高硬度、耐热耐磨，可顺利切削这些材料，如用 CBN 刀具进行镍基合金涡轮盘的开槽、精车，满足复杂型面高精度加工，保障航空发动机高性能、高可靠性，助力航空产品轻量化设计与制造，推动航空航天技术发展。

电子信息行业，超硬刀具更是精密加工 “利器”。硅片切割，金刚石线锯能切出超薄硅片（厚度可达几十微米），切口窄、损耗小，保障芯片生产原材料质量与利用率；印制电路板（PCB）钻孔、铣边，微型超硬刀具确保小孔径高精度、无毛刺加工，满足电子产品小型化、集成化对精密零部件加工要求，是电子芯片制造、智能终端设备生产不可或缺支撑。

问：超硬刀具的制造工艺复杂在哪，如何保障刀具质量？

制造金刚石刀具，若采用高温高压法合成金刚石，需精确控制压力（5 - 10GPa）、温度（1200 - 2000℃）等极端工艺参数，参数波动影响金刚石结晶质量、粒度与纯度，进而影响刀具性能；后续刀具刃磨，要在高精度磨床上，用超硬磨料砂轮，依复杂编程轨迹，将金刚石刃口研磨到纳米级精度，过程中需严格监控砂轮磨损、切削力、温度，防止刃口崩裂、烧伤。

立方氮化硼刀具制造，原料混合配比、高温高压合成环节需精细调控，保证 CBN 晶体结构完整性与性能均匀性。刀具烧结成型时，结合剂选择与添加量要适配，确保 CBN 颗粒把持力与整体强度。质量保障上，从原材料检验开始，用光谱分析、显微镜观测把控质量；制造中，在线监测设备实时监控工艺参数、检测刀具尺寸精度与刃口缺陷；成品要经切削试验，对比标准样本，评估切削寿命、加工精度等指标，全方位确保超硬刀具高品质出厂，满足工业严苛加工需求。