黑色金属因其具有良好的机械力学性能,在工业和国民经济领域中具有广泛的应用。然而在实际生产中,有很多形状复杂且加工精度要求极高的黑色金属制成的零件,加工方式仍采用传统的磨削、研磨及抛光工艺,其加工效率低且加工精度难以保证。单晶金刚石是世界上公认的超精密切削用刀具材料,但常规条件下因其磨损速率太快而不能用于黑色金属切削。因此,研究黑色金属金刚石切削刀具磨损机理,对扩大金刚石超精密切削技术的应用领域具有重要的意义。本文基于摩擦化学理论,分析了黑色金属金刚石切削过程中刀具磨损的主要影响因素。在此基础上,设计了黑色金属金刚石摩擦磨损试验装置和试验方案,并搭建了相关的试验平台。为研究黑色金属金刚石切削刀具磨损机理,本文采用差热分析法和热重分析法,研究了Fe催化作用下单晶金刚石在氩气和空气环境中的石墨化温度、金刚石中的碳原子向工件材料中扩散的规律以及黑色金属金刚石界面发生的化学反应类型和条件,为后续摩擦磨损试验的研究提供了依据。在上述研究的基础上,本文通过黑色金属金刚石摩擦磨损试验,研究了机械力、温度、摩擦速度及工件材料组分等对刀具磨损的影响规律。分别采用测力仪和红外热像仪对试验过程中的机械力及摩擦区温度分布进行了测量,对金刚石摩擦磨损表面进行了拉曼光谱分析,并采用扫描电镜和X射线能谱仪对工件表面微观形貌及含碳量变化进行了检测分析。结合各因素对刀具磨损的影响规律,建立了刀具磨损预测模型,为进一步研究黑色金属金刚石切削刀具磨损的抑制措施提供了理论基础。