كيفية استخدام كابريد البورون في المواد المتدفقة
نادرًا ما يُستخدم كربيد البورون (B₄C) كمكون رئيسي للصهر (نظرًا لأن مواد الصهر التقليدية تركز على صهر/إزالة الأكاسيد)، ولكنه يؤدي دورًا وظيفيًا متخصصًا في عمليات الصهر المعدنية عالية الحرارة، وذلك للتحكم في محتوى الكربون، وتنقية السبائك، وتعديل شوائب الأكاسيد، مع المساعدة في تكوين الخبث. ويستفيد استخدامه من درجة انصهاره العالية (حوالي ٢٤٥٠ درجة مئوية)، واستقراره الكيميائي، وقدرته على منح الكربون.
التطبيقات الرئيسية في العمليات المتعلقة بالتدفق
-
علم المعادن الحديدية (تكرير الفولاذ/الحديد)
في إنتاج الفولاذ المتخصص (على سبيل المثال، الفولاذ عالي السرعة، والفولاذ المقاوم للصدأ)، يضاف كربيد البورون كمادة مضافة لتعديل الكربون إلى الحديد/الفولاذ المنصهر:- ويتبرع بالكربون لضبط محتوى الكربون في السبائك (وهو أمر بالغ الأهمية للصلابة والقوة) دون إدخال الشوائب (على عكس الفحم أو فحم الكوك، الذي قد يضيف الكبريت / الفوسفور).
- يتفاعل مع شوائب الأكسيد الضارة (على سبيل المثال، FeO2، SiO2) لتشكيل خبث البورسليكات منخفض الانصهار، والذي يطفو على السطح ويتم إزالته – مما يحسن نقاء الفولاذ وخصائصه الميكانيكية.
-
إنتاج السبائك غير الحديدية (سبائك الألومنيوم والنحاس)
بالنسبة لسبائك الألومنيوم أو النحاس عالية النقاء، يعمل كربيد البورون كمساعد تدفق التكرير :- يتفاعل مع الأكسجين المذاب في السبائك المنصهرة لتكوين B₂O₃ (أكسيد البورون)، والذي يتبخر أو يتحد مع أكاسيد أخرى لتكوين الخبث – مما يقلل من شوائب الأكسيد التي تضعف السبائك.
- وفي صهر الألومنيوم، يساعد أيضًا في منع تكوين كربيدات الألومنيوم الضارة (Al₄C₃)، مما يمنع الهشاشة في المنتج النهائي.
-
تدفقات اللحام واللحام (حالات متخصصة)
في اللحام عالي الحرارة (على سبيل المثال، للمعادن المقاومة للحرارة مثل التنجستن أو الموليبدينوم)، يتم أحيانًا دمج كربيد البورون في تركيبات تدفق درجات الحرارة العالية :- إنه يقاوم التحلل في درجات حرارة اللحام (~1800–2200 درجة مئوية) ويساعد في إزالة أكاسيد السطح من المعدن الأساسي، مما يضمن اندماج اللحام القوي.
- ويضيف أيضًا كمية صغيرة من البورون إلى حوض اللحام، مما يعمل على تقوية المفصل من خلال تكوين رواسب دقيقة من البوريد.
لماذا لا يُعتبر “تدفقًا تقليديًا”
تعمل المواد المانعة للتسرب التقليدية (مثل البوراكس والسيليكا) عن طريق الذوبان في درجات حرارة تتراوح بين المنخفضة والمتوسطة لإذابة الأكاسيد. على النقيض من ذلك، يعمل كربيد البورون على:
- لديه نقطة انصهار عالية للغاية (عالية جدًا لتكون بمثابة “عامل ذوبان” في معظم العمليات ذات درجات الحرارة المنخفضة).
- وتكمن قيمتها في التعديل الكيميائي (التحكم في الكربون، وتحسين الإدماج) وليس فقط تكوين الخبث – مما يجعلها “مادة مضافة وظيفية” في أنظمة التدفق، وليس تدفقًا مستقلاً.