立方氮化硼(Cubic Boron Nitride,簡稱CBN)是氮化硼(BN)的同素異構體之一,其晶體結構類似金剛石,硬度略低于金剛石,但遠高于其他刀具材料,其與金剛石統稱為超硬刀具材料,常用作磨料和刀具材料。
目前為止,立方氮化硼主要是通過人工合成的方法獲得,有單晶體(CBN)與多晶體(即聚晶立方氮化硼,簡稱PCBN)之分。
單晶體立方氮化硼是以立方氮化硼為原料,加催化劑在4~8GPa高壓、1400~1800℃高溫條件下轉化而成。由于受CBN制造技術的限制,目前制造直接用于切削刀具的大顆粒單晶體仍存在困難,成本很高,加之單晶CBN存在易劈裂的“解理面”,不能直接用于制造切削刀具,因而CBN單晶主要用于制作磨料和磨具。目前,工業上可用于切削刀具的立方氮化硼材料主要是聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具。
聚晶立方氮化硼(PCBN)是在高溫高壓條件下,將微細的CBN材料通過粘結劑(Al、Ti、TiC、TiN等)燒結而成的一種多晶材料。PCBN克服了CBN單晶體易理解和各向異性等缺點,非常適合制作刀具等工具。
立方氮化硼的硬度雖略次于金剛石,但卻遠遠高于其他高硬度材料,下表所示為立方氮化硼與金剛石的性能比較。立方氮化硼突出優點是熱穩定性比金剛石高得多,可達1200℃以上(金剛石為700~800℃),另一個突出優點是化學惰性大,與鐵元素在1200~1300℃下也不起化學反應。