碳化硼和氮化硼哪个硬

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一、碳化硼（boron carbide ），别名黑钻石，分子式为B₄C，通常为灰黑色微粉。是已知最坚硬的三种材料之一（其他两种为金刚石、立方相氮化硼），用于坦克车的装甲、避弹衣和很多工业应用品中。它的摩氏硬度为93。坚硬黑色有光泽晶体。硬度比工业金刚石低，但比碳化硅高。与大多数陶器相比，易碎性较低。具有大的热能中子俘获截面。抗化学作用强。不受热氟化氢和硝酸的侵蚀。溶于熔化的碱中，不溶于水和酸。相对密度(d204)2508～2512。熔点2350℃。沸点3500℃。

二、金刚石俗称“金刚钻”。也就是我们常说的钻石的原身，它是一种由碳元素组成的矿物，是石墨的同素异形体。金刚石是自然界中天然存在的最坚硬的物质。

硬度

摩氏硬度10，新摩氏硬度15，显微硬度10000kg/mm2，显微硬度比石英高1000倍，比刚玉高150倍。金刚石硬度具有方向性，八面体晶面硬度大于菱形十二面体晶面硬度，菱形十二面体晶面硬度大于六面体晶面硬度。

依照摩氏硬度标准(Mohs hardness scale)共分10级，钻石(金刚石)为最高级第10级；如小刀其硬度约为55、铜币约为35至4、指甲约为2至3、玻璃硬度为6。

由于硬度最高,金刚石的切削和加工必须使用钻石粉或激光(比如532nm或者1064nm波长激光)来进行。金刚石的密度为352g/立方厘米，折射率为2417(在500纳米光波下)，色散率为0044。

1 形状：正八面体晶体

2 密度（g/mLat 25°C）：35

3 熔点（ºC）：3550°C-4000°C

4绝对硬度：10000-2500

三、

立方氮化硼是由六方氮化硼和触媒在高温高压下合成的，是继人造金刚石问世后出现的又一种新型产品。它具有很高的硬度、热稳定性和化学惰性，以及良好的透红外形和较宽的禁带宽度等优异性能，它的硬度仅次于金钢石，但热稳定性远高于金钢石，对铁系金属元素有较大的化学稳定性。立方氮化硼磨具的磨削性能十分优异，不仅能胜任难磨材料的加工，提高生产率，还能有效地提高工件的磨削质量。立方氮化硼的使用是对金属加工的一大贡献，导致磨削发生革命性变化，是磨削技术的第二次飞跃。

聚晶立方氮化硼硬度很高，达2700~5000HV，仅次于金刚石的硬度；抗弯强度和断裂韧性介于硬质合金和陶瓷之间；热稳定性大大高于人造金刚石，在1300℃时仍可切削，具有很高的抗氧化能力，在1000℃时也不产生氧化现象，铁元素的化学惰性也远大于人造金刚石，与铁系材料在1200至1300℃高温时也不易起化学作用，但在1000℃左右时会与水产生水解作用，造成大量CBN被磨耗，因此用PCBN刀具湿式切削时需注意选择切削液种类。因此，立方氮化硼作为一种超硬刀具材料，可用于加工钢、铁等黑色金属，特别是加工高温合金、火钢和冷硬铸铁等难加工材料，它还非常适合数控机床加工。

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一、碳化硼（boron carbide ），别名黑钻石，分子式为B₄C，通常为灰黑色微粉。是已知最坚硬的三种材料之一（其他两种为金刚石、立方相氮化硼），用于坦克车的装甲、避弹衣和很多工业应用品中。它的摩氏硬度为93。坚硬黑色有光泽晶体。硬度比工业金刚石低，但比碳化硅高。与大多数陶器相比，易碎性较低。具有大的热能中子俘获截面。抗化学作用强。不受热氟化氢和硝酸的侵蚀。溶于熔化的碱中，不溶于水和酸。相对密度(d204)2508～2512。熔点2350℃。沸点3500℃。

二、金刚石俗称“金刚钻”。也就是我们常说的钻石的原身，它是一种由碳元素组成的矿物，是石墨的同素异形体。金刚石是自然界中天然存在的最坚硬的物质。

硬度

摩氏硬度10，新摩氏硬度15，显微硬度10000kg/mm2，显微硬度比石英高1000倍，比刚玉高150倍。金刚石硬度具有方向性，八面体晶面硬度大于菱形十二面体晶面硬度，菱形十二面体晶面硬度大于六面体晶面硬度。

依照摩氏硬度标准(Mohs hardness scale)共分10级，钻石(金刚石)为最高级第10级；如小刀其硬度约为55、铜币约为35至4、指甲约为2至3、玻璃硬度为6。

由于硬度最高,金刚石的切削和加工必须使用钻石粉或激光(比如532nm或者1064nm波长激光)来进行。金刚石的密度为352g/立方厘米，折射率为2417(在500纳米光波下)，色散率为0044。

1 形状：正八面体晶体

2 密度（g/mLat 25°C）：35

3 熔点（ºC）：3550°C-4000°C

4绝对硬度：10000-2500

三、

立方氮化硼是由六方氮化硼和触媒在高温高压下合成的，是继人造金刚石问世后出现的又一种新型产品。它具有很高的硬度、热稳定性和化学惰性，以及良好的透红外形和较宽的禁带宽度等优异性能，它的硬度仅次于金钢石，但热稳定性远高于金钢石，对铁系金属元素有较大的化学稳定性。立方氮化硼磨具的磨削性能十分优异，不仅能胜任难磨材料的加工，提高生产率，还能有效地提高工件的磨削质量。立方氮化硼的使用是对金属加工的一大贡献，导致磨削发生革命性变化，是磨削技术的第二次飞跃。

聚晶立方氮化硼硬度很高，达2700~5000HV，仅次于金刚石的硬度；抗弯强度和断裂韧性介于硬质合金和陶瓷之间；热稳定性大大高于人造金刚石，在1300℃时仍可切削，具有很高的抗氧化能力，在1000℃时也不产生氧化现象，铁元素的化学惰性也远大于人造金刚石，与铁系材料在1200至1300℃高温时也不易起化学作用，但在1000℃左右时会与水产生水解作用，造成大量CBN被磨耗，因此用PCBN刀具湿式切削时需注意选择切削液种类。因此，立方氮化硼作为一种超硬刀具材料，可用于加工钢、铁等黑色金属，特别是加工高温合金、火钢和冷硬铸铁等难加工材料，它还非常适合数控机床加工。

过去的黑色钻石，特别是小颗粒的黑色钻石主要用于工业用途，很少用于珠宝首饰。近一二十年来，大颗粒的黑色钻石逐渐被人们所接受，黑色钻石首饰也有流行的趋势。黑色钻石在欧洲，尤其是在东欧和俄罗斯较为流行，在北美和南美国家也有较大的市场。

绝大多数天然黑色钻石的颜色是由晶体中含有的石墨所致。显微镜下这些石墨一般为微小片状，较为均匀地分布在钻石的晶体中有时也会有较大的黑色石墨包裹体，甚至用肉眼就可以直接观察到。因为石墨对可见光的吸收率极高，几乎吸收所有的入射光，当这些石墨较多时，钻石就会呈完全黑色。尽管石墨对可见光的吸收极强，由于钻石的折射率很高，表面光的反射很高，所以经切磨的黑色钻石与其他颜色的钻石一样具有表面产生的闪烁光斑，十分诱人，也同样令人爱不释手。

当天然钻石中石墨的含量很低时，钻石呈灰色。因为石墨对可见光的吸收率极高，含量很低的石墨足以产生灰色。天然钻石的灰色绝对不是由所谓的黑色石墨和白色漫反射体混合而造成的，是唯一由很低含量石墨造成的。不透明灰色钻石在珠宝市场上几乎没有。由第一章图1-4所示的灰色双晶钻石晶体切割可以获得一颗不透明的灰色钻石。

当一颗钻石同时具有N3、H3、N—V和GR1色心时，如果这些色心在可见光波长范围形成一条基本平坦的光谱吸收曲线，它的颜色可能是异谱同色的灰色。这种异谱同色灰色对光谱的最低要求是在可见光波长范围内与代表相应灰色的水平曲线最少有三个交叉点。显而易见，交叉点越多，呈现灰色的可能性越高。这种灰色钻石至今尚未有研究报道。

在西伯利亚产出的黑色钻石的颜色是由大量的磁铁矿包裹体造成的，黑灰色钻石的颜色主要是由赤铁矿和纯铁包裹体造成的。具有磁性的黑色钻石一般是西伯利亚产出的天然钻石。利用黑色钻石的铁矿物包裹体可以鉴定其原产地为西伯利业，只要能被磁铁吸引的黑色钻石极有可能来自西伯利亚。

由于对黑色钻石的需求增加，人工处理的黑色钻石也出现于钻石市场。人工处理黑色钻石的颜色成因与天然黑色钻石的颜色成因不完全相同同，前者的颜色是由强辐射处理遭到破坏的晶格和空穴所产生的，所用的辐射源为高能粒子，主要是高能中子束。在高温下高能中子辐射可以在钻石中产生大量的晶格损伤和空穴，晶格损伤的范围远远大于空穴，相当于将钻石晶体还原为原子排列无序的炭黑。炭黑对光产生强烈的无选择性吸收，是人工处理黑色钻石产生黑色的主要原因。同时由大量的空穴造成的GR1色心也产生一定的吸收。钻石内原有的石墨、大量的炭黑和强烈的GR1色心共同使钻石呈现黑色。在强光照射下，人工处理的黑色钻石在边缘处呈现暗绿色；若将经辐射处理的黑色钻石切成薄片，其透射光的颜色也为暗绿色。

图3-14 著者收藏的一颗经改色处理的黑色天然钻石

（刘严摄影/刘严收藏）

据著者了解，辐射处理黑色钻石时，钻石处于真空高温下（约700℃或更高）。高温下钻石的晶格热振动加剧，在高能中子的轰击下，晶体易遭到破坏变成炭黑，使钻石的颜色变为黑色。现在大部分人工改色的黑色钻石可能都经过这种改色处理。所使用的钻石原石为低级别净度或工业级黑灰色钻石，处理为黑色在市场销售，大大地提高了价格和人们的喜爱程度。

图3-14所示为著者收藏的一颗典型的经改色处理的黑色天然钻石。这颗黑色钻石的原石应该是一颗工业级的灰黑色天然钻石，晶体内含有大量的黑色石墨，经强辐射处理后产生大量的炭黑和空穴，变为“纯”黑色。在强光照射下，沿腰围可以观察到暗绿色的透射光。

最著名的黑色钻石为6750ct的奥拉夫（O rlov）钻石。相传这颗钻石原属于印度的一个神庙，其重达195ct。俄国的奥拉夫公爵夫人曾拥有这颗钻石，并以她的名字命名。奥拉夫钻石曾在世界许多地方展示过，也经多次拍卖转手。2006年10月11日在佳士得的“高贵珠宝”（M agnificent Jew els）拍卖会上以352000美元成交，创黑色钻石的价格之最。