金剛石晶體屬于立方晶系,由于每個(gè)晶面上原子排列形式和原子密度的不同以及晶面之間距離的不同,造成天然金剛石晶體的各向異性,因此金剛石不僅各晶面表現(xiàn)的物理機(jī)械性能不同、其制造難易程度和使用壽命都不相同,各晶面的微觀破損強(qiáng)度也有明顯差別。金剛石晶體的微觀強(qiáng)度可用Hertz試驗(yàn)法來(lái)測(cè)定,由于金剛石是典型的脆性材料,其強(qiáng)度數(shù)值一般偏差較大,主要依賴于應(yīng)力分布的形態(tài)和分布范圍,因此適合用概率論來(lái)分析。當(dāng)作用應(yīng)力相同時(shí),(110)晶面的破損概率最大,(111)晶面次之,(100)晶面產(chǎn)生破損的概率最小。即在外力作用下,(110)晶面最易破損,(111)晶面次之,(100)最不易破損。盡管(110)晶面的磨削率高于(100)晶面,但實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,(100)晶面較其它晶面具有更高的抗應(yīng)力、腐蝕和熱退化能力。結(jié)合微觀強(qiáng)度綜合考慮,用(100)面做刀具的前后刀面,容易刃磨出高質(zhì)量的刀具刃口,不易產(chǎn)生微觀崩刃。
通常應(yīng)根據(jù)刀具的要求來(lái)進(jìn)行單晶金剛石刀具的晶面選擇。一般來(lái)說(shuō),如果要求金剛石刀具獲得最高的強(qiáng)度,應(yīng)選用(100)晶面作為刀具的前、后刀面;如果要求金剛石刀具抗機(jī)械磨損,則選用(110)晶面作為刀具的前、后刀面;如果要求金剛石刀具抗化學(xué)磨損,則宜采用(110)晶面作刀具的前刀面,(100)晶面作后刀面,或者前、后刀面都采用(100)晶面。這些要求都需要借助晶體定向技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。