סיליקון ניטריד (Si₃N₄)
קרמיקה חזקה וקלה, עמידה להלם תרמי
ערכים טיפוסיים למצב המסירה שבכותרת
סיליקון ניטריד משלב חוזק גבוה (כ-700 MPa בכפיפה במאגר), קשיחות טובה יחסית לקרמיקה, צפיפות נמוכה (כ-3.25 g/cm³) ועמידות יוצאת דופן להלם תרמי. הוא שומר על חוזק בטמפרטורות גבוהות.
השימוש המוכר ביותר שלו הוא כדורים למסבים "היברידיים" (טבעות פלדה וכדורי קרמיקה): הכדורים קלים, קשים ולא מוליכים חשמל, כך שהמסב מהיר יותר ועמיד יותר. הוא משמש גם לכלי חיתוך לברזל יציקה, לחלקי מנועים ולרכיבים בהתכת מתכות.
תכונות מכניות ופיזיקליות
| תכונה | ערך | הערה |
|---|---|---|
| מודול אלסטיות E | 310 GPa | |
| צפיפות ρ | 3.25 g/cm³ | |
| חוזק כפיפה | 700 MPa | ערך המאגר |
| קשיות ויקרס HV | 1600 | |
| עיבודיות | 0% — שחיקה/EDM | דירוג יחסי במאגר האתר |
מבנה וייצור
| מאפיין | ערך | משמעות |
|---|---|---|
| סוג | קרמיקה לא-אוקסידית (ניטריד) | חוזק ועמידות להלם תרמי |
| צפיפות | כ-3.25 g/cm³ | קל |
| ייצור | סינטור עם תוספות, או כבישה חמה |
ערכים טיפוסיים לפי נתוני יצרנים.
דרגות ותהליכי ייצור
קרמיקות טכניות מיוצרות מאבקה שנכבשת ומסונטרת בחום. הטוהר, הצפיפות וגודל הגרעין קובעים את התכונות, ולכן אותו "חומר" מספקים שונים יכול להתנהג אחרת.
| גרסה | תכונות | מתי בוחרים |
|---|---|---|
| מסונטר בלחץ גז (GPS) | צפוף וחזק | כדורי מסבים, חלקים מכניים |
| כבוש חם / HIP | חוזק ואמינות מרביים | מסבים קריטיים |
| קשור בתגובה (RBSN) | זול, פחות צפוף | חלקים בחום, פחות עומס |
שימושים
- כדורים למסבים היברידיים
- כלי חיתוך לברזל יציקה
- חלקי מנועים
- רכיבים בהתכת אלומיניום
- חלקי בלאי
ייצור ועיבוד
עיבוד
אחרי סינטור עובדים בהשחזה ובליטוש ביהלום בלבד, וזה יקר. מעבדים את רוב הצורה במצב "ירוק" (לפני סינטור), ומתחשבים בהתכווצות בסינטור.
הלם תרמי
מצוין, מהטובים בקרמיקות.
שבירות
קרמיקה לא מתעוותת לפני שבר: היא נשברת פתאום מפגם קטן, ולכן החוזק מפוזר מאוד. נמנעים מפינות חדות, ממאמצי מתיחה ומהלם, ומעדיפים עומסי לחיצה.
השוואה לחומרים דומים
טעויות נפוצות
להחליף כדורי פלדה במסב בלי לבדוק את המסב כולו
מסב היברידי מתוכנן כמערכת: טבעות, סיכה ועומסים.
לבחור דרגה בלי לדעת את תהליך הייצור
RBSN ו-GPS שונים מאוד בחוזק.
להעמיס במתיחה או בהלם
כמו כל קרמיקה, הוא שביר.
מקבילים, תקנים ואספקה
| תקנים | מפרט יצרן |
|---|---|
| צורות אספקה | לוח · מוט · מסבים |
| יצרנים | Kyocera · CoorsTek · Coorstek |
להמשך לימוד
הערכים טיפוסיים ומשמשים להשוואה בלבד. בקרמיקות החוזק נמדד בכפיפה ומפוזר מאוד (תלוי בפגמים ובגימור), ולכן מתכננים לפי נתוני היצרן ובמקדמי בטחון מתאימים. מקורות: ISO 513, ISO 13356, ASTM F603, גיליונות יצרנים, ומאגר החומרים של METAL HUB.
עודכן: 31 באוקטובר 2026