فولاذ البورون

📅 آخر تحديث: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

الفولاذ البوروني هو فولاذ مُسبَّك بكمية صغيرة من البورون ، عادةً أقل من 1%. وتؤدي إضافة البورون إلى الفولاذ إلى زيادة كبيرة في قابلية التصلب للسبيكة الناتجة.

وصف

يُضاف البورون إلى الفولاذ على شكل فيروبورون (حوالي 12-24% بورون). ولأن إضافة الفيروبورون تفتقر إلى العناصر الواقية، تُضاف عادةً بعد إضافة مواد امتصاص الأكسجين. كما توجد إضافات خاصة تحتوي على مواد امتصاص الأكسجين/النيتروجين ، إحداها تحتوي على 2% بورون بالإضافة إلى الألومنيوم والتيتانيوم والسيليكون. [ 1 ] يتفاعل الأكسجين والكربون والنيتروجين مع البورون في الفولاذ لتكوين أكسيد البورون الثلاثي (B₂O₃ ) ؛ وحديد البورون الإسمنتي (Fe₃ ( CB) ₆ )؛ وحديد البورون كاربيد ( Fe₂₃ (CB) ₆ )؛ ونيتريد البورون (BN ) على التوالي. [ 2 ] 

قابلية التصلب

يستقر البورون الذائب في الفولاذ على طول حدود الحبيبات. وهذا يمنع تحولات γ-α (تحول الأوستنيت إلى الفريت) عن طريق الانتشار، وبالتالي يزيد من قابلية التصليد ، مع نطاق مثالي يتراوح بين 0.0003 و0.003% من البورون. [ 1 ] بالإضافة إلى ذلك، وُجد أن Fe₂B يترسب عند حدود الحبيبات، مما قد يُبطئ أيضًا تحولات γ-α. [ 1 ] عند قيم أعلى للبورون، يُعتقد أن Fe₂₃(CB)₆ يتشكل، مما يُعزز تكوين الفريت، وبالتالي يؤثر سلبًا على قابلية التصليد . [ 1 ]

يُعدّ البورون فعالاً بتركيزات منخفضة للغاية ، إذ يمكن لـ 30 جزءًا في المليون من البورون أن يحل محل ما يعادل 0.4% من الكروم، أو 0.5% من الكربون، أو 0.12% من الفاناديوم. [ 2 ] كما ثبت أن 30 جزءًا في المليون من البورون تزيد من عمق التصلب (حوالي +50%) في الفولاذ منخفض السبائك ، ويُعتقد أن ذلك يعود إلى إبطاء تحلل الأوستنيت إلى هياكل البينيت أو الفريت أو البيرلايت الأكثر ليونة عند التبريد بعد معالجة الأوستنة. [ 2 ]  

يؤدي وجود الكربون في الفولاذ إلى تقليل الفعالية النسبية للبورون في تعزيز قابلية التصلب. [ 2 ]

عند تجاوز تركيز البورون 30 جزءًا في المليون، يبدأ في تقليل قابلية التصلب، ويزيد من الهشاشة، ويمكن أن يسبب هشاشة ساخنة . [ 2 ]

مخطط الطور

The Fe-B phase diagram has two eutectic points –at 17% (mol) m.p. 1149 °C; and 63.5% boron m.p. ~1500 °C. There is a peak m.p. at 1:1 Fe:B, and an inflexion at 33% B, corresponding to FeB and Fe2B respectively.[1]

The solubility of boron in steel is thought to be 0.021% at 1149 °C, dropping to 0.0021% at 906 °C.[1] At 710 °C only 0.00004% boron dissolves in γ-Fe (Austenite).[1]

Uses

Boron alloy steels include carbon, low alloy including HSLA, carbon-manganese and tool steels.[2] Because of boron's high neutron absorption boron is added to stainless steels used in the nuclear industry –up to 4% but more typically 0.5 to 1%.[2]

Boron steels find use in the car industry, typically as strengthening elements such as around door frames and in reclining seats. As of the mid 2000s it was in common use by European car manufacturers.[3] The introduction of boron steel elements introduced issues for accident scene rescuers as its high strength and hardness resisted many conventional cutting tools (hydraulic rescue tools) in use at that time.[3][4]

Flat boron steel for automotive use is hot stamped in cooled molds from the austentic state (obtained by heating to 900-950 °C). A typical steel 22MnB5 shows a 2.5x increase in tensile strength after this process, from a base of 600MPa. Stamping can be done in an inert atmosphere, otherwise abrasive scale forms –alternatively a protective Al-Si coating can be used.[5] (see aluminized steel). Introduction of high tensile strength hot stamped mild manganese boron steel (22MnB5) (up to proof strength 1200MPa, ultimate tensile strength 1500MPa) allowed weight saving through down gauging in the European car industry.[6]

Boron steel is used in the shackles of some padlocks for cut resistance[7] Boron steel padlocks of sufficient shackle thickness (15mm or more) are highly hacksaw, bolt cutter, and hammer-resistant, although they can be defeated with an angle grinder.

تُستخدم ألواح الصلب البورون، وعادةً ما تكون من نوع 30MnB5 المعدل بإضافة 0.5٪ من الكروم، في تصنيع أذرع الشوكة لشاحنات الرفع الشوكية .

يُستخدم فولاذ البورون على نطاق واسع في صناعة الآلات الزراعية وقطع الغيار نظرًا لقوته العالية ومقاومته للتآكل. وتستخدم شركة JCBL Agri فولاذ البورون في تصنيع مكونات الآلات الزراعية، بما في ذلك أجزاء الحراثة والحصاد ، وغيرها من قطع الغيار المستخدمة في التطبيقات الزراعية الصعبة .

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 3 4 5 6 7 "البورون في الفولاذ: الجزء الأول" ، www.totalmateria.com ، نوفمبر 2007
  2. 1 2 3 4 5 6 7 "البورون في الفولاذ: الجزء الثاني" ، www.totalmateria.com ، ديسمبر 2007
  3. 1 2 واتسون، لين، "الفولاذ البوروني في المركبات" (ملف PDF) ، www.resqmed.com ، مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 22 ديسمبر 2018 ، تم استرجاعه في 17 مايو 2019
  4. ↑ "الفولاذ البوروني في المركبات" (ملف PDF) ، الوثيقة الفنية 01/14 الفولاذ البوروني ، رقم 1، منظمة الإنقاذ في أيرلندا 
  5. ↑ ألتان، تايلان (يناير 2007)، "تحديث البحث والتطوير: التشكيل الساخن للفولاذ المضاف إليه البورون لقطع غيار السيارات - الجزء الثاني" ، مجلة ستاموينغ
  6. ↑ تايلور، ت.؛ فورلاريس، ج.؛ إيفانز، ب.؛ برايت، ج. (2014)، "جيل جديد من فولاذ البورون فائق القوة لتقنيات التشكيل الحراري للسيارات"، علم وتكنولوجيا المواد ، 30 (7): 818-826 ، Bibcode : 2014MatST..30..818T ، doi : 10.1179/1743284713Y.0000000409 ، S2CID 136765938 
  7. ↑ "اختر أفضل قفل" ، www.masterlock.com ، ماستر لوك

للمزيد من القراءة

  • تايلور، ت.؛ فورلاريس، ج.؛ إيفانز، ب.؛ برايت، ج. (2014)، "جيل جديد من فولاذ البورون فائق القوة لتقنيات التشكيل الحراري للسيارات"، علم وتكنولوجيا المواد ، 30 (7): 818-826 ، Bibcode : 2014MatST..30..818T ، doi : 10.1179/1743284713Y.0000000409 ، S2CID 136765938