自然界一切可以用于磨削或研磨的材料统称为天然磨料。常用的天然磨料有以下几种: 金刚石是目前已知最硬的物质,其显微硬度为98.59Gpa。金刚石是碳的同素异型体,主要成份是碳,含有0.02-4.8%的杂质,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。 金刚石因含杂质的不同而呈黑色、黑褐色、灰黑色等,脆性较大,易沿结晶面裂开,结晶越大抵抗外力的作用越强,金刚石的计量单位是克拉,1克拉=0.2g。 天然金刚石作为磨料主要用途有两个方面: 用于修整砂轮; 磨削和研磨难加工材料(如硬质合金、宝石、玻璃、石料等)。 天然刚玉 ,天然刚玉的主要矿物成份为α,Al2O3,其显微硬度为20.58Gpa,比重为3.93-4.00g/cm3。自然界存在的天然刚玉主要有以下三种:优质刚玉(俗称宝石)有蓝宝石(含钛)、红宝石(含铬)等; 普通刚玉,呈黑色或棕红色。 金刚砂,可分为绿宝石金刚砂和褐铁矿金刚砂,它是一种集合晶体,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。 石榴石 石榴石的晶形较好,显微硬度为13.33Gpa。属于石榴石的矿物种类很多,但适合于作磨料的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%。 石英 ,石英的化学成份为SiO2,常夹杂有Al2O3、Fe2O3、CaOMgOFe2O3等。显微硬度为8.04Gpa,可用作磨料的石英矿有脉石英、石英岩及石英砂等。 随着科学技术的发展,人造磨料的品种已达几十种之多,天然磨料由于自身的缺陷,已被越来越多的人造磨料所取代,目前除了天然金刚石、石榴石外,其它种类的天然磨料用量甚微。
金刚砂的化学成分是碳化硅,份天然的与合成的两种,纯的金刚砂是无色晶体,一般为粉状颗粒,密度3.06-3.20g/cm3。碳化硅的硬度很大,大约是莫氏9度,仅次于金刚石、碳化硼和立方氮化硼,在无极材料中排行第四。天然金刚砂又名石榴子石,系硅酸盐类矿物,生产使用历史悠久,我国古代使用金刚砂研磨水晶玻璃和各种玉石。合成金刚砂由黏土中的二氧化硅与碳在高温下反应而成,具有很高的强度及良好的抗氧化性能,高温下不变形。
刚玉是一种纯的洁净氧化铝,莫氏硬度为9,在天然矿物中,硬度仅次于金刚石。刚玉虽是铝的氧化物,但密度4g/cm3左右,比金属铝大。刚玉的外光有强烈的玻璃光泽,颜色多样,常见黄灰、蓝灰。含钛的刚玉呈碧蓝到青蓝色,称蓝宝石,含铬呈红色透明者则称红宝石,绿色的为绿玉,黄色的为黄玉,都是名贵的宝石。刚玉的结晶中,当含有磁铁矿、赤铁矿、石英灯杂质,并呈铁矿一样外观的粒状集合块时,称为刚玉砂或俗称“金刚砂”或“刚砂”,“刚砂”在一般情况下约含60%的刚玉,多呈锖灰色和黑色,密度2.7-4.3g/cm3,莫氏硬度为7-9。