Алмаз как инструментальный материал получил в последние годы широкое применение в машиностроении. В Советском Союзе этому способствовало открытие месторождений алмазов в Якутии и организация промышленного производства синтетических алмазов.

В настоящее время выпускается большое количество разнообразного инструмента с использованием алмазов: шлифовальные круги, инструменты для правки шлифовальных кругов из электрокорунда и карбида кремния, пасты и порошки для доводочных и притирочных операций. Значительные по размерам кристаллы алмазов применяются для изготовления алмазных резцов, фрез, сверл и других режущих инструментов. Область применения алмазного инструмента с каждым годом все более расширяется.

Алмаз представляет собой одну из модификаций углерода кристаллического строения. Алмаз — самый твердый из всех известных в природе минералов. Твердость алмаза выше твердости карбида бора в 2,3 раза, карбида кремния — в 3 раза. Высокая твердость алмаза объясняется своеобразием его кристаллического строения, прочностью связей атомов углерода в кристаллической решетке, расположенных на равных и очень малых расстояниях друг от друга. Однако прочность алмаза невелика и он легко раскалывается по плоскостям спайности. Поэтому алмаз используется для обработки при относительно малых нагрузках.

Коэффициент теплопроводности алмаза в два и более раза выше, чем у сплава ВК8, поэтому тепло от зоны резания отводится сравнительно быстро.

Алмаз имеет весьма низкий коэффициент линейного расширения и высокий модуль упругости. Следовательно, инструменты с кристаллами алмаза имеют малые деформации, В результате можно получать детали высокой точности и поддерживать эту точность в течение длительного времени. Теплостойкость алмаза характеризуется тем, что при температуре около 800* С в обычных условиях он начинает превращаться в графит. Вместе с тем алмаз обладает наиболее высокой абразивной способностью по сравнению с другими абразивными материалами. Так, при заточке и доводке твердого сплава расход алмаза в 100—400 раз меньше, чем при обработке карбидом кремния.

Природный алмаз условно обозначается А, а синтетические алмазы — АС.

В природе чаще всего встречаются агрегатные разновидности алмаза: борт, карбонадо и баллас. Находки крупных алмазных кристаллов редки. К борту относятся все зернистые и неправильные сростки кристаллов алмазов, часто без признаков граней и ребер.

К карбонадо относятся весьма тонкозернистые, плотные или несколько пористые агрегаты буровато-черного цвета. Черная окраска карбонадо обусловлена наличием в алмазе высокодисперсного графита. Шлифовальные порошки из природных алмазов выпускаются одной марки — А.

Возросшие потребности в алмазном инструменте не могут быть полностью удовлетворены за счет природных алмазов. В настоящее время освоено промышленное производство синтетических алмазов из графита при больших давлениях и высоких температурах.

Синтетические алмазы могут быть различных марок, которые отличаются между собой по прочности, хрупкости, удельной поверхности и форме зерен.

В порядке возрастания прочности, снижения хрупкости и удельной поверхности марки шлифовальных порошков из синтетических алмазов располагаются так: АСО, АСР, АСВ, АСК, АСС. Зерна АСО с повышенной хрупкостью и развитой поверхностью хорошо удерживаются в связке и самозатачиваются в процессе работы. Они рекомендуются для изготовления инструментов на органической связке, а также для паст и порошков. Зерна АСР предназначены в основном для изготовления различного инструмента на металлической и керамической связках.

Зерна АСВ имеют более гладкую поверхность по сравнению с зернами АСО и АСР и рекомендуются для изготовления инструмента на металлических связках, работающего при повышенных удельных давлениях. Зерна АСК рекоменду¬ются для изготовления инструмента на твердых металлических связках, при¬меняемого для обработки природного камня и других твердых материалов.

Зерна АСС, имеющие наибольшую прочность, предназначены для правки абразивных кругов, резки и обработки корунда, рубина и других особо твердых материалов.

Микропорошки из природных алмазов имеют марки АМ и АН, а из синтетических АСМ и АСН.

Микропорошки марок АМ и АСМ нормальной абразивной способности предназначены для изготовления абразивного инструмента, которым обрабатывают твердые сплавы и другие твердые и хрупкие материалы, а также детали из стали, чугуна, цветных металлов при необходимости получения высокой чистоты поверхности.

Микропорошки марок АН и АСН, имеющие повышенную абразивную способность, рекомендуются для обработки сверхтвердых, хрупких труднообрабатываемых материалов.

Зернистость алмазных шлифовальных порошков, контролируемая ситовым методом, колеблется от 630 до 40 мкм, а зернистость микропорошков, определяемая под микроскопом, колеблется от 60 до 0 мкм.

Зернистость порошков обозначается дробью, числитель которой соответствует наибольшему, а знаменатель — наименьшему размеру зерен. Она определяется размерами сторон ячеек двух контрольных сит, через одно из которых зерна должны проходить, на другом — задерживаться. Поэтому фактически в обозначении зернистости порошка числитель и знаменатель указывают не на наибольший и наименьший размеры зерна, а на размеры ячеек сит.

В последние годы все более широкое развитие получают работы, связанные с синтезом крупных алмазных монокристаллов и поликристаллов. Промышленность успешно освоила производство балласов АСБ и карбонадо АСПК. Размеры выпускаемых алмазов АСБ достигают по диаметру 5—7 мм, а АСПК — до 5 мм, что позволяет использовать их для изготовления резцов, фрез и других лезвийных инструментов.

Наряду с совершенствованием способов получения синтетических алмазов ведутся исследования по разработке других искусственных сверхтвердых материалов. Одним из таких материалов является кубический нитрид бора (КНБ) — эльбор или боразон, который имеет кристаллическую решетку, аналогичную решетке алмаза, и состоит из двух элементов— бора и азота. Синтезируется боразон в виде кристаллов размером до 600 мкм. Он не имеет природного двойника.

Боразон имеет твердость, близкую к твердости алмаза, такую же прочность и большую теплостойкость и не теряет режущих свойств при нагреве до 1500— 1600* С. Он рекомендуется для изготовления абразивных инструментов, предназначенных для шлифования труднообрабатываемых сталей, особенно быстрорежущих сталей нормальной и повышенной производительности.