磨料可以分为天然磨料和人造磨料两大类。

一、 天然磨料

自然界一切可以用于磨削或研磨材料统称为天然磨料。常用天然磨料有以下几种：

1、金刚石

金刚石目前已知最硬物质，其显微硬度为98.59Gpa。金刚石碳同素异型体，主要成份碳，另外还含有0.02——4.8%杂质，比重为3.15——3.53g/cm3。其产地非常有限，不但价格昂贵，而且极为缺乏。

金刚石因含杂质不同而呈黑色、黑褐色、灰黑色等，脆性较大，易沿结晶面裂开，结晶越大抵抗外力作用越强，金刚石计量单位克拉，1克拉=0.2g。

天然金刚石作为磨料主要用途有两个方面：

（1） 用于修整砂轮；

（2） 磨削和研磨难加工材料（如硬质合金、宝石、玻璃、石料等）。

2、天然刚玉

天然刚玉主要矿物成份为α——Al2O3,其显微硬度为20.58Gpa，比重为3.93——4.00g/cm3。自然界存在天然刚玉主要有以下三种：

（1）优质刚玉（俗称宝石）有蓝宝石（含钛）、红宝石（含铬）等；

（2）普通刚玉，呈黑色或棕红色；

（3）金刚砂，可分为绿宝石金刚砂和褐铁矿金刚砂，它一种集合晶体，硬度较低。 在上述三种天然刚玉中，第一种主要用于首饰，而后二种可以作为磨料，用来制造砂轮、油石、砂纸、砂布或微粉、研磨膏等。

3、石榴石

石榴石晶形较好，显微硬度为13.33Gpa。属于石榴石矿物种类很多，但适合于作磨料仅有铁铝石榴石一种，其矿物组成这：3FeO.Al2O3.3SiO2,含量不低于85——90%。

4、石英

石英化学成份为SiO2，常夹杂有Al2O3、Fe2O3、 CaO MgO Fe2O3等。显微硬度为8.04 Gpa，可用作磨料石英矿有脉石英、石英岩及石英砂等。

随着科学技术发展，人造磨料品种已达几十种之多，天然磨料由于自身缺陷，已被越来越多人造磨料所取代，目前除了天然金刚石、石榴石外，其它种类天然磨料用量甚微。

二、 人造磨料

人造磨料分刚玉系列、碳化物系列、超硬系列等几大类。现将各类磨料简要制造方法、特性及磨削对象分别叙述如下。

1、刚玉系列人造磨料

属于刚玉系人造磨料有棕刚玉、白刚玉、锆刚玉、微晶刚玉、单晶刚玉、铬刚玉、镨钕刚玉、黑刚玉及矾土烧结刚玉等。

（1）棕刚玉（A）

棕刚玉以铝矾土、无烟煤和铁屑为原料，在电弧炉内经高温冶炼而成。在冶炼过程中，无烟煤中碳将矾土中氧化硅、氧化铁和氧化钛等杂质还原成金属，为些金属结合在一起成为铁合金，由于其比重较刚玉熔液大而沉降至炉底与刚玉熔液分离。仅有少量杂质夹杂在刚玉熔快中。

棕刚玉主要矿物成份为物理刚玉，三方晶系，少量矿物杂质有：硅酸钙、钙斜长石、富铝红柱石（又称莫来石）、钛化物、玻璃体及少量铁合金等。

棕刚玉抗破碎能力较强，抗氧化、抗腐蚀，具有良好化学稳定性，一种用途广泛磨料。

（2）白刚玉（WA）

白刚玉是以氧化铝粉为原料，经高温熔炼而成。白刚玉呈白色、硬度比棕刚工略高，韧性稍低。用白刚玉制造的磨具适应高碳钢、高速钢和淬火钢等的磨削。可作研磨抛光刷料。白刚玉还可作精密铸造型砂、喷涂材料、化工触媒载体、特种陶瓷、高级耐火材料等

（3）铬刚玉（PA）

铬刚玉冶炼工艺与白刚玉相同，只在冶炼过程中加入一定量氧化铬，呈浅紫色或玫瑰色。 铬刚玉中由于引入Cr3+改善了磨料韧性，其韧性较白刚玉高，而硬度与白刚玉相近，用于加工韧性较大材料时，其加工效率比白刚玉高，并且工件表面光洁度也较好，铬刚玉适应于加工韧性高淬火钢、合金钢、精密量具及仪表零件等光洁度要求较高工件。

（4）微晶刚玉（MA）

微晶刚玉所采用原材料及冶炼方法与棕刚玉基本相同，在停炉后立即把熔液通过流放或倾倒方法倒入枝模子内急速冷却（一般在30分钏以内），因而得到微细结晶集合体。 微晶刚玉在冶炼过程中，杂质还原程度较差，Al2O3含量为94——96%，晶体尺寸一般在80——300微米，晶体占57——85%，最大晶体尺寸不超过400——600微米。它具有强度高，韧性较大特点。适用于重负荷磨削，可以磨削不锈钢、碳素钢、轴承钢以及特种球墨铸铁等材料，由于磨粒在磨削过程中呈微刃破碎状态，也被用于精密磨削甚至镜面磨削。

（5）单晶刚玉（SA）

单晶刚玉以矾土、无烟煤、铁屑和黄铁矿为原材料，在电弧炉内共熔，矾土中氧化铁、二氧化硅和氧化钛先后被还原并组成铁合金从熔液中沉降至炉底。一小部分氧化铝与碳、硫化亚铁起复分解反应，生成少量硫化铝填充在单晶颗粒之间，当熔块冷却后放入水中时，硫化铝被溶解，而被硫化铝隔开单晶刚玉即可分散开成为自然粒度磨料。

单晶刚玉呈灰白色，其颗粒形状多为等积形，晶体内不含杂质，具有多棱角切削刃，在同样磨削力作用下，所形成力矩小于其它磨料，因此它不易折碎，机械强度较高，单颗粒抗压强度为22——38kg，而棕刚玉仅为10——20kg。单晶刚玉由于有较高硬度和韧性，所以切削能力较强，可用来加工工具钢、合金钢、不锈钢、高钡钢等韧性大、硬度高难磨材料。

(6)锆刚玉（ZA）

锆刚玉以铝氧粉和锆英石为原料，在电弧炉内经高温冶炼而成，整个过程基本上一个熔化再结晶过程。它一种由α——Al2O3,与ZrO2组成共晶集合体，在冶炼过程中应尽可能使两种结晶相互交错构成微晶型晶体。

锆刚玉适用于高速重负荷磨削，可荒磨铸铁、铸钢、合金钢和高速钢等，特别适合于钛合金、耐热合金、高钒钢、不锈钢磨加工。

（7）镨钕刚玉（NA）

镨钕刚玉制造工艺与白刚玉相似，其差异在冶炼过程中加入约0.175%镨钕富集物（氧化镨、氧化钕、氧化镧）。大量磨削试验证明其磨削性能优于白刚玉，适用磨削不锈钢、高速钢、球磨铸铁、高锰铸钢及某些耐热合金等。

（8）黑刚玉（BA）

黑刚玉冶炼方法与棕刚玉相同，以三水铝矾土为原料，加少量还原剂，经溶炼而成，其耗电量约为棕刚玉三分之二。呈黑色，主要化学成分：Al2O3不低于77%，SiO2含量为10——12%，Fe2O3含量为7——10%，TiO2约为3%，比重不小于3.61.

黑刚玉具有很好自锐性，磨削时发热量少，加工件光洁度较好，适用于零件电镀前底面抛光，铝制品和不锈钢抛光，也可用于抛光光学玻璃、加工木材等。由于它亲水性好，可用在制造砂纸、砂布和树脂磨具，还可以作研磨膏和抛光粉。黑刚玉由于铁含量高，因而不宜用于制造陶瓷磨具。

（9）矾土烧结刚玉

矾土烧结刚玉唯一不用电炉冶炼刚玉，它用优质熟矾土（Al2O3含量85%以上）经湿法球磨至3微米微粒料浆（球磨时应加粘结剂），再经压滤成型为各种几何形状磨粒，在1500℃下烧结。

矾土烧结刚玉主要化学成份：Al2O3（85——88%）、SiO2（3——4%）、TiO2（3.5——4.5%）、Fe2O3（5.6——6.5%）。它具有α——Al2O3微晶结构，韧性高，可承受较大磨削压力而不至于破碎，并能切削较厚金属层，横向进给可高达6mm以上。磨料形状可制成各种柱形体，这所有磨料中唯一特例，适用于重负荷荒磨。

2、碳化物系列人造磨料

（1）碳化硅

碳化硅以石英、石油焦炭为主料，水粉、食盐为辅料按一定比例混匀后装入电阻炉内，通过高温冶炼而制成人造磨料。

碳化硅分黑绿两种：黑碳化硅（C）呈黑色或蓝黑色，绿碳化硅（GC）呈绿色或蓝绿色。在制造过程中，生产绿色碳化硅特点在于采用较纯原材料，炉料中加入食盐，它可促进产品呈绿色。绿色碳化硅纯度要高于黑色碳化硅。

碳化硅不与任何酸起反应，但碱性氧化物熔体能促使碳化硅分解。

黑色碳化硅与刚玉系人造磨料相比，硬度较高、脆性较大，适用于加工抗张强度较低金属及非金属材料，如灰铸铁、黄铜、铅等有色金属，以及陶瓷、玻璃厂料等硬质脆性材料。 绿色碳化硅与黑色碳化硅相比，其纯度、硬度、脆性稍大，适用于加工硬而脆材料，如硬质合金、玻璃、玛瑙等，也广泛用于量具、刃具、模具精磨及飞机、汽车、船舶等发动机气缸珩磨。

随着工业发展和科学技术进步，碳化硅非磨削用途在不断扩大，在耐炎材料方面用于制作各种高级耐炎制品，如垫板、出铁槽、坩锅熔池等；在冶金工业上作为炼钢脱氧剂，可以节电，缩短冶炼时间，改善操作环境；在电气工业方面利用碳化硅导电、导热及抗氧化性来制造发热元件——硅碳棒。碳化硅烧结制品可作固定电阻器，在工程上还可作防滑防腐蚀剂。碳化硅与环氧树脂混合可涂在耐酸容器中、蜗轮机叶片上起防腐耐磨作用。

（2） 铈碳化硅（CC）

铈碳化硅在碳化硅炉料内不加食盐而添加微量氧化铈（CeO2）冶炼出来,其外观和绿碳化硅相似,显微硬度为36.29Gpa。与绿碳化硅相比，其铈碳化硅显微硬度、单颗粒抗压强度、韧性等均比绿碳化硅高。

由于铈碳化硅物理性能有所改弯，因此，其磨削效果也得到了一定改善。试验证明磨钛合金时，铈碳化硅与绿碳化硅相比，切削效率提高近一倍，并且火花较小；磨铸铁时，当进刀量为0.01mm时，铈碳化硅耐用度比绿碳化硅砂轮提高18.9%，磨削比提高9.6%，当进刀量为0.02mm时，其耐用度提高27.4%，磨削比提高74.1%。由此可见，用铈碳化硅磨削铸铁进刀量时，其效果比绿碳化硅提高更显著。磨硬质合金效果与绿碳化硅相近，磨削CO5Si M5Al 5F-6等难磨高速钢，其效果与单晶刚玉相似。

（3） 碳化硼（BC）

碳化硼（B4C）以硼酸（H3BO3）和炭素材料为原料，在电弧炉内经1700——2300℃高温冶炼，由碳直接还原熔融硼酐（B2O3）而制得。

碳化硼一种具有金属光泽灰黑色粉末，一种超硬材料。在空气中加热至500℃时，碳化硼开始氧化当温度达到800——900℃时，其氧化作用更为显著。碳化硼曾用来代替金刚石研磨硬质合金刀具。其烧结制品可以代替金刚石作为砂轮修整工具，适用于精磨碳钨合金、碳钛合金、烧结刚玉、人造宝石和特殊陶瓷等硬质材料制品。

（4） 碳硅硼

碳硅硼以硼酸、石英砂、石墨为原料，在电弧炉内经高温冶炼而成，呈灰黑色，其硬度次于氮化硼高于碳化硼，脆性大，适用于硬质合金、半导师体、人造宝石和特殊陶瓷等硬质

材料加工。

3、超硬系列人造磨料

（1）金刚石（JR）

金刚石以石黑为原料，以某些金属或合金为触媒，在高温（1000——2000℃）、高压（557——608Mpa）下，使石墨结构转变为金刚石结构而成。金刚石已知最硬物质，具有较高抗压强度、良好导热性、化学稳定性、耐磨性，以及较强切削能力。

金刚石可分为JR1、JR2、JR3、JR4、JR5五个牌号，其特点和用途如下：

1．JR1型：晶体多为针片状，晶面粗糙，用于制造树脂结合剂金刚石磨具，主要用于硬质合金、陶瓷、玻璃及难磨材料精磨工序，加工效果好，表面光漫无边际度高，有时也用于半精磨，但不适于重负荷磨削。

2．JR2型：晶体大部分为等积形，适于制造金属结合剂及陶瓷结合剂金刚石磨具。它可承受较大负荷，用于粗磨、半精磨硬质合金及非金属材料，也可切割光学玻璃、宝石、高硬岩石等。

3．JR3型：晶体较完整，晶面光滑，抗压强度高，用于制造金属结合剂地质钻头、修整工具和切割工具等。

4．JR4型：晶体完整，抗压强度高于JR3，用于制造地质钻头、修整工具和切割工具等。

5．JR5型：颗粒为浅黄或淡黄绿色，多为透明无杂质完整八面晶体，强度高，适于制造切割锯片，钻头及修整工具等，用于加工硬脆非金属材料。

（2）立方氮化硼

立方氮化硼以六方氮化硼为原料，减金属或碱土金属或它们氮化物作触媒，在高压高温下转变为立方晶体氮化硼。这一转变与石墨转变为金刚石相似。

立方氮化硼一种新型超硬磨料，其硬度仅次于金刚石，而热稳定性、化学稳定性均优于金刚石，特别对铁族金属化学惰性好，不易与钢材起反应，磨既硬又韧钢材时具有独特优点，耐磨性比普通磨料高30——40倍，在加工高速钢、合金钢、耐热钢时，其工作能力在大超过金刚石磨具工作能力。亦可作为磨加工硬质合金及非金属材料使用。