पोलादाचे बोरोनीकरण – बोरॉन, FeB आणि Fe₂B थराद्वारे पृष्ठभागाचे विसरण संपृक्तता
ड्रिलिंगअसेही म्हणतात बोरॉनीकरणही एक प्रक्रिया आहे थर्मोकेमिकल उपचार पदार्थाच्या पृष्ठभागाच्या थराच्या विसरण संतृप्तीमध्ये समाविष्ट आहे बोरॉन बीया प्रक्रियेचा उद्देश एक अतिशय कठीण बोराइड थर तयार करणे आहे, जो प्रामुख्याने अपघर्षक, आसंजक आणि क्षरणजन्य झिजेला उच्च प्रतिकारशक्ती प्रदान करतो, तसेच विशिष्ट रासायनिक वातावरणांमध्ये पृष्ठभागाची वाढीव प्रतिकारशक्ती देतो.
लोखंड आणि पोलादाच्या बाबतीत, ड्रिलिंग दरम्यान, तयार होणारे मुख्य घटक हे आहेत लोह बोराइड्स Fe₂B आणि FeBत्यांचे वैशिष्ट्य म्हणजे खूप उच्च कठोरतापारंपारिक पद्धतींमुळे मिळणाऱ्या ठराविक संरचनांच्या कठीणपणापेक्षा लक्षणीयरीत्या जास्त कडक होणे.
बोरिंगचा उपयोग प्रामुख्याने तीव्र घर्षण, झीज आणि अपघर्षक पदार्थांशी संपर्काच्या परिस्थितीत कार्यरत असलेल्या घटकांसाठी केला जातो, ज्यामध्ये खाणकाम, कृषी आणि प्लास्टिक प्रक्रिया यंत्रांचे भाग, पंप, वाल्व्ह, साधने आणि मोठ्या प्रमाणात सामग्रीची वाहतूक करणारे घटक यांचा समावेश होतो.
ड्रिलिंग म्हणजे काय?
ड्रिलिंगच्या वेळी, प्रक्रिया केल्या जाणाऱ्या पदार्थाचा पृष्ठभाग सक्रिय घटक असलेल्या वातावरणाच्या संपर्कात येतो. बोरॉन बी.
पुरेशा उच्च तापमानावर, बोरॉनचे अणू पृष्ठभागावर शोषले जातात आणि नंतर पदार्थामध्ये पसरतात.
बोरॉनला उच्च आकर्षण आहे झेलाझाजेव्हा योग्य सांद्रता गाठली जाते, तेव्हा वैशिष्ट्यपूर्ण आयर्न बोराइड्स तयार होतात:
- Fe₂B,
- फेबु.
स्टीलची रासायनिक रचना, तापमान, प्रक्रियेचा कालावधी आणि बोरॉनची सक्रियता यावर अवलंबून, एक-फेज Fe₂B किंवा द्वि-फेज FeB + Fe₂B थर तयार होऊ शकतो.
तांत्रिक दृष्टिकोनातून, सर्वप्रथम मिळवणे हे अनेकदा अधिक फायदेशीर ठरते, एकल-फेज Fe₂B थरकारण बाहेरील FeB थर अधिक ठिसूळ असतो.
स्टील बोरिंग यंत्रणा
बोरॉनयुक्त थर तयार करण्याची प्रक्रिया अनेक टप्प्यांमध्ये सोप्या पद्धतीने मांडता येते:
- पृष्ठभाग सक्रियकरण आणि सक्रिय बोरॉनचा पुरवठा,
- बोरॉन अणूंचे अधिशोषण पदार्थाच्या पृष्ठभागावर,
- बोरॉन प्रसार पोलादाच्या खोल गर्तेत,
- बोरॉनची लोहासोबतची अभिक्रिया आणि बोराइड्सची निर्मिती,
- Fe₂B थराची वाढ,
- पुरेशी उच्च बोरॉन क्रियाशीलता असलेल्या – बाह्य FeB थराची निर्मिती.
थरांची वाढ ही एक विसरण प्रक्रिया आहे आणि म्हणूनच ती तापमान आणि वेळेवर मोठ्या प्रमाणात अवलंबून असते. तापमान वाढवल्याने बोरॉन विसरणाचा दर वाढतो आणि प्रक्रियेचा कालावधी वाढवल्याने सामान्यतः थराच्या जाडीत वाढ होते.
बोरॉनयुक्त थराची निर्मिती
ड्रिलिंग दरम्यान मिळणारा थर हा सामान्यतः मिळणाऱ्या थरापेक्षा वेगळा असतो. कार्बरायझेशन किंवा नायट्रायडिंग.
हे केवळ मॅट्रिक्समधील बोरॉनचे द्रावण नाही. पृष्ठभागावर स्वतंत्र, अत्यंत कठीण बोराइड अवस्था तयार होतात.
| स्ट्रेफा | चारित्र्यशास्त्र | Znaczenie |
|---|---|---|
| फेबु | बाह्य थरात बोरॉनचे प्रमाण अधिक असते | अत्यंत उच्च कठीणपणा, पण त्याचबरोबर जास्त ठिसूळपणा |
| Fe₂B | जमिनीच्या जवळचा टप्पा | उच्च कठीणता आणि सामान्यतः झीज-प्रतिरोध व यांत्रिक शक्ती यांचे अधिक अनुकूल संयोजन |
| संक्रमण क्षेत्र | बोरॉन थर आणि गाभा यांच्यामधील क्षेत्र | अतिशय कठीण थर आणि आधारस्तर यांच्यामध्ये भार हस्तांतरित करते |
| कोर | मूलभूत साहित्य | घटकाला मजबुती, लवचिकता आणि भार सहन करण्याची क्षमता प्रदान करते |
Fe₂B थर
Fe₂B अनेक स्टील बोरोनायझिंग अनुप्रयोगांमध्ये हा एक विशेषतः इष्ट टप्पा आहे.
त्याची वैशिष्ट्ये अशी आहेत:
- खूप उच्च कठोरता,
- उच्च घर्षण प्रतिरोधकता,
- प्रक्रिया योग्य प्रकारे पार पाडल्यास सब्सट्रेटला चांगले बंधन होते.
- FeB फेजपेक्षा कमी ठिसूळ.
अनेक पोलादांवरील Fe₂B थराचे एक वैशिष्ट्यपूर्ण गुणधर्म म्हणजे त्याचे जमिनीशी दातेरी, सुईसारखी किंवा करवतीसारखी कडाबोरॉन विसरणादरम्यान होणाऱ्या दिशात्मक प्रावस्था वाढीमुळे ही आकारिकी निर्माण होते.
त्यामुळे सब्सट्रेट मटेरियलमध्ये लेयरचे यांत्रिक अँकरिंग होण्यास मदत होऊ शकते.
FeB थर
जर पर्यावरणाची बोरॉनीकरण क्षमता जास्त असेल किंवा पृष्ठभागावर बोरॉनचे अधिक संवर्धन होण्यास अनुकूल परिस्थितीत प्रक्रिया पार पाडली गेली, तर Fe₂B थराच्या बाहेरील भागावर एक प्रावस्था तयार होऊ शकते. फेबु.
FeB मध्ये अत्यंत कठोरता असते, पण त्याच वेळी ते अधिक ठिसूळ असते.
एका विशिष्ट व्यवस्थेची उपस्थिती विशेषतः प्रतिकूल ठरू शकते:
FeB आणि Fe₂B या प्रावस्थांचे भौतिक गुणधर्म भिन्न असतात, ज्यात औष्णिक प्रसरणांकांचाही समावेश आहे. यामुळे थंड होताना किंवा त्यानंतरच्या वापरादरम्यान प्रावस्थांच्या सीमेवर ताण निर्माण होऊ शकतो.
या कारणास्तव, अनेक तांत्रिक अनुप्रयोगांमध्ये, FeB ची निर्मिती मर्यादित करण्याचे आणि मिळवण्याचे प्रयत्न केले जातात. एकल-फेज Fe₂B थर.
बोरॉनयुक्त थराची कठीणता
बोरिक थरांच्या सर्वात महत्त्वाच्या वैशिष्ट्यांपैकी एक म्हणजे त्यांची अत्यंत उच्च कठोरता.
अवस्था, सामग्री आणि प्रक्रिया परिस्थितीनुसार, बोराइड थरांच्या सूक्ष्मकठोरतेची मूल्ये अंदाजे या श्रेणीत असू शकतात. 1200-2000 HVआणि काही प्रणालींमध्ये या मर्यादेच्या बाहेर देखील.
| थर किंवा रचना | वैशिष्ट्यपूर्ण कठीणता पातळी |
|---|---|
| Fe₂B | अत्यंत उच्च कठीणता, साधारणपणे काहीशे एचव्हीच्या श्रेणीत |
| फेबु | सामान्यतः Fe₂B पेक्षाही जास्त कठीण, पण अधिक ठिसूळ |
| कठोर पोलाद | सामान्य बोराइड कोटिंगपेक्षा कमी कठीणपणा |
| घटक गाभा | स्टीलच्या ग्रेडवर आणि पूर्वीच्या उष्णता प्रक्रियेवर अवलंबून असते |
तथापि, बोरायडिंगच्या गुणवत्तेचे मूल्यांकन करण्यासाठी उच्च कठीणपणा हा एकमेव निकष असू नये. थराची जाडी, एकसमानता, ठिसूळपणा, सब्सट्रेटला चिकटून राहण्याची क्षमता आणि FeB फेजची उपस्थिती हे देखील महत्त्वाचे आहे.
ड्रिलिंग तापमान
स्टीलचे बोरिंग सामान्यतः तुलनेने उच्च तापमानावर केले जाते, जे अनेकदा अंदाजे असते. 800-1050 अंश से.
अचूक मापदंड यावर अवलंबून आहेत:
- सामग्रीचा प्रकार,
- ड्रिलिंग पद्धती,
- आवश्यक थराची जाडी,
- घटकाची भूमिती,
- ड्रिलिंग पर्यावरणाची रचना,
- थराची आवश्यक प्रावस्था संरचना.
उच्च तापमानामुळे बोरॉन विसरणाचा दर वाढतो आणि थरांची वाढ अधिक वेगाने होते, परंतु त्याचा परिणाम घटकाच्या गाभ्याच्या संरचनेवर, कणांच्या आकारावर, ताण आणि विकृतींवर देखील होऊ शकतो.
बोरॉनयुक्त थराच्या जाडीवर वेळेचा प्रभाव
बोरॉनीकरण ही एक विसरण प्रक्रिया असल्याने, प्रक्रियेच्या वेळेनुसार थराची जाडी वाढते.
तथापि, हा एक रेषीय संबंध नाही. विसरण-नियंत्रित प्रक्रियांमध्ये, थरांची वाढ सहसा अन्वस्त (parabolic) असते.
सोप्या भाषेत, हे नाते खालीलप्रमाणे लिहिता येते:
जेथे:
- x – थराची जाडी,
- k – गुणांक हा, इतर गोष्टींबरोबरच, तापमान आणि पदार्थावर अवलंबून असतो.
- t – चाचणीचा कालावधी.
याचा अर्थ असा की, वेळ दुप्पट केल्याने थराची जाडी आपोआप दुप्पट होत नाही.
बोरॉनयुक्त थराची जाडी
तंत्रज्ञान आणि उपयोगावर अवलंबून, बोराइडचा थर काही डझन ते काहीशे मायक्रोमीटर जाड असू शकतो.
तीव्र घर्षणाला सामोरे जाणाऱ्या घटकांसाठी जास्त जाडीची आवश्यकता असू शकते, तर गतिशील भारांना सामोरे जाणाऱ्या भागांसाठी, अत्याधिक जाड आणि ठिसूळ थर गैरसोयीचा ठरू शकतो.
त्यामुळे, थराची इष्टतम जाडी ही घटकाच्या प्रत्यक्ष कार्यस्थितीवर अवलंबून असते.
ड्रिलिंग पद्धती
बोरॉन पृष्ठभागावर पोहोचवण्याच्या पद्धतीनुसार भिन्न असलेल्या अनेक पद्धती वापरून बोअरिंग केले जाऊ शकते.
| पद्धत | चारित्र्यशास्त्र |
|---|---|
| पावडर बोरिंग | तो घटक बोरॉनचा स्रोत, एक सक्रियक आणि पूरक घटक असलेल्या चूर्ण मिश्रणात ठेवला जातो. |
| पेस्ट ड्रिलिंग | बोरॉनीकरण करणारे घटक असलेले मिश्रण थेट घटकाच्या पृष्ठभागावर लावले जाते. |
| बाथ ड्रिलिंग | ही प्रक्रिया बोरॉनचे वहन शक्य करणाऱ्या संयुगे असलेल्या द्रव वातावरणात पार पाडली जाते. |
| गॅस ड्रिलिंग | बोरॉनचा पुरवठा योग्यरित्या निवडलेल्या वायूच्या वातावरणातून केला जातो. |
| प्लाझ्मा ड्रिलिंग | घटकांचे वहन आणि सक्रियकरण हे ग्लो डिस्चार्ज आणि प्लाझ्माद्वारे समर्थित केले जाते. |
पावडर बोरिंग
पावडर बोरिंग ही सर्वात सुप्रसिद्ध औद्योगिक पद्धतींपैकी एक आहे.
तो घटक बोरॉनचा स्रोत असलेल्या योग्य चूर्ण मिश्रणात ठेवला जातो. प्रक्रियेच्या तापमानापर्यंत गरम केल्यावर, सक्रिय घटक तयार होतात, ज्यामुळे बोरॉनला पृष्ठभागावर वाहून नेणे शक्य होते.
ही पद्धत तांत्रिकदृष्ट्या तुलनेने सोपी असून विविध आकार आणि प्रकारांच्या घटकांसाठी वापरली जाऊ शकते.
मर्यादांमध्ये तुलनेने जास्त लागणारा प्रक्रियेचा वेळ, शिल्लक राहिलेले मिश्रण काढून टाकण्याची गरज आणि काही अधिक प्रगत पद्धतींच्या तुलनेत स्थानिक थराच्या वाढीवर नियंत्रण ठेवण्याची अधिक अडचण यांचा समावेश आहे.
पेस्ट ड्रिलिंग
W पेस्ट ड्रिलिंग बोरॉन संयुगे असलेले मिश्रण मूलद्रव्याच्या पृष्ठभागावर लावले जाते.
ही पद्धत खालील बाबतीत उपयुक्त ठरू शकते:
- मोठ्या आकाराचे घटक,
- निवडक पृष्ठभागांचे छिद्रण,
- गुंतागुंतीची भूमिती असलेले भाग,
- स्थानिक पृष्ठभाग उपचार.
पेस्ट लावल्यानंतर, बोरॉनच्या प्रसाराला वाव देण्यासाठी त्या घटकाला योग्य औष्णिक चक्रातून नेले जाते.
प्लाझ्मा ड्रिलिंग
प्लाझ्मा ड्रिलिंग पृष्ठभागावर बोरॉनच्या वहनास साहाय्य करण्यासाठी सक्रिय प्लाझ्मा वातावरणाचा वापर करते.
या तंत्रज्ञानामुळे अधिक अचूक प्रक्रिया नियंत्रण शक्य होते आणि पारंपारिक पद्धतींमध्ये सामान्यतः आढळणारे काही दोष कमी होऊ शकतात.
प्लाझ्मा प्रक्रियांच्या फायद्यांमध्ये पृष्ठभागाच्या मापदंडांवर नियंत्रण ठेवण्याच्या क्षमतेचा समावेश होतो, परंतु त्यासाठी अधिक जटिल तांत्रिक उपकरणांची आवश्यकता असते.
बोरॉनीकरणावर मिश्रधातू घटकांचा प्रभाव
स्टीलच्या रासायनिक रचनेचा बोरॉनयुक्त थराच्या वाढीच्या गतीशास्त्र, आकारविज्ञान आणि गुणधर्मांवर महत्त्वपूर्ण प्रभाव पडतो.
| घटक | प्रतीक | बोरॉनयुक्त थरावर होणारा परिणाम |
|---|---|---|
| कोळसा | C | त्यामुळे थराच्या वाढीच्या गतीवर आणि बोरॉन थराखालील क्षेत्रात होणाऱ्या बदलांवर प्रभाव पडतो. |
| क्रोम | Cr | ते मिश्रधातू बोराइड्सच्या निर्मितीमध्ये सहभागी होऊ शकते आणि थराच्या कठीणपणावर व आकारविज्ञानावर प्रभाव टाकू शकते. |
| निकेल | Ni | ते मिश्र पोलादांमधील विसरण गतीशास्त्र आणि स्तर संरचनेवर प्रभाव टाकते. |
| मॉलिब्डेनम | Mo | बोराइड तयार होऊ शकतात आणि थरांच्या गुणधर्मांवर परिणाम करू शकतात. |
| व्हॅनेडियम | V | शक्तिशाली बोरॉन-निर्माण करणारा घटक; थराच्या प्रावस्था रचनेवर आणि कठीणपणावर परिणाम करू शकतो. |
| टायटॅनियम | Ti | त्याला बोरॉनसाठी उच्च आकर्षण असते आणि ते अतिशय कठीण बोराइड तयार करू शकते. |
त्यामुळे मिश्र पोलादामध्ये, थरात केवळ लोह बोराइड्सच नव्हे, तर मिश्रधातू घटकांच्या उपस्थितीशी संबंधित बोराइड्स किंवा जटिल अवस्था देखील असू शकतात.
कोणत्या प्रकारच्या स्टीलला छिद्र पाडता येते?
विविध प्रकारच्या लोहयुक्त पदार्थांना छिद्र पाडता येते, ज्यामध्ये खालील पदार्थांचा समावेश आहे:
- कमी कार्बन असलेले पोलाद,
- मध्यम कार्बन स्टील,
- मिश्रधातू संरचनात्मक पोलाद,
- औष्णिक सुधारणेसाठी पोलाद,
- निवडलेले अवजार पोलाद,
- तंत्रज्ञानाची योग्य निवड केल्यास, गंज-प्रतिरोधक पोलाद तयार करता येते.
- ओतीव लोखंड.
तथापि, पदार्थाची रासायनिक रचना थरांच्या वाढीचा दर, त्याचा आकार आणि प्रावस्था रचनेवर प्रभाव टाकते, त्यामुळे एका स्टीलसाठी विकसित केलेले मापदंड दुसऱ्या ग्रेडसाठी आपोआप लागू करू नयेत.
बोरिंग आणि कार्ब्युरायझिंग
बोरोनायझिंग आणि कार्ब्युरायझिंग या विसरण पृष्ठभाग संपृक्तता प्रक्रिया आहेत, परंतु त्या मूलभूतपणे भिन्न संरचना निर्माण करतात.
| वैशिष्ट्यपूर्ण | ड्रिलिंग | कार्ब्युरायझिंग |
|---|---|---|
| घटक | बोर बी | कार्बन सी |
| मुख्य पृष्ठभागीय टप्पे | Fe₂B आणि शक्यतो FeB | कार्बनने समृद्ध केलेला थर, नंतर थंड करून कठीण केलेला. |
| संतृप्त झाल्यानंतर घट्ट होणे | बोराइड्सची उच्च कठीणता मिळवण्यासाठी ही एक मूलभूत अट नाही. | कठीण मार्टेन्सिटिक थर मिळवण्यासाठी सहसा आवश्यक असते |
| थर कठीणपणा | खूप उंच | उच्च, पण सामान्यतः बोराइड थरांच्या कठीणतेपेक्षा कमी |
| Odporność na ścieranie | खूप उंच | उच्च |
| क्रुचोश | ही एक मोठी मर्यादा असू शकते, विशेषतः FeB च्या उपस्थितीत. | योग्य प्रकारे तयार केलेल्या कार्ब्युराइज्ड थरामुळे सहसा लहान असतो |
बोरिंग आणि नायट्रायडिंग
बोरोनायझिंगची तुलना नायट्रायडिंगशी देखील केली जाऊ शकते.
| वैशिष्ट्यपूर्ण | ड्रिलिंग | नायट्रायडिंग |
|---|---|---|
| घटक | बोर बी | नायट्रोजन एन |
| ठराविक टप्पे | Fe₂B, FeB आणि संमिश्रण घटकांचे बोराइड्स | तंत्रज्ञानानुसार नायट्राइड आणि γ′/ε संयुगांचे थर |
| प्रक्रिया तापमान | सहसा जास्त | सहसा कमी |
| Twardość | अत्यंत उच्च | खूप जास्त, साहित्यावर अवलंबून |
| विकृती | वाढलेल्या तापमानामुळे धोका अधिक आहे. | कमी प्रक्रिया तापमानामुळे सहसा लहान |
| Odporność na ścieranie | विशेषतः घर्षणयुक्त परिस्थितीत उच्च | झीज आणि पृष्ठभागाच्या थकव्याला उच्च प्रतिकारशक्ती |
बोरोनायझिंग आणि नायट्रोकार्बरायझिंग / नायट्रोकार्बरायझेशन
कार्बनिट्रायडिंगमुळे नायट्रोजन आणि कार्बन संयुगांचा एक तुलनेने पातळ थर आणि एक विसरण क्षेत्र तयार होते. याउलट, बोरोनिडेशनमुळे अत्यंत कठीण बोराइड प्रावस्था तयार होतात.
बोरिंगमुळे अधिक कठीणपणा आणि तीव्र घर्षणाला प्रतिकारशक्ती मिळू शकते, परंतु ही प्रक्रिया जास्त तापमानावर केली जाते आणि त्यामुळे ठिसूळपणा व आकारमानातील बदलांचा धोका अधिक असू शकतो.
त्यामुळे प्रक्रियेची निवड केवळ पृष्ठभागाच्या कमाल शक्य कठीणतेवर आधारित नसावी, तर प्रत्यक्ष कार्यस्थितीवर आधारित असावी.
बोरिंगचा झीज प्रतिकारशक्तीवर होणारा परिणाम
ड्रिलिंग वापरण्याचे सर्वात महत्त्वाचे कारण आहे घर्षणामुळे होणाऱ्या झिजेला अत्यंत उच्च प्रतिकारशक्ती.
कठीण बोराइड्स खालीलप्रमाणे पदार्थ काढण्यावर मर्यादा घालतात:
- कठीण खनिज कण,
- वाळू आणि धूळ,
- मोठ्या प्रमाणातील साहित्य,
- वाहून नेणाऱ्या माध्यमात असलेले कण,
- विशिष्ट घर्षणशास्त्रीय परिस्थितींमध्ये होणारा घसरता संपर्क.
त्यामुळे, ज्या अनुप्रयोगांमध्ये पारंपरिकरित्या कठीण केलेले स्टील किंवा इतर पृष्ठभागीय प्रक्रियांनंतरचा थर खूप लवकर झिजतो, तिथे बोरायडिंग विशेषतः उपयुक्त ठरते.
बोरॉनयुक्त थरांचा गंज प्रतिरोध
बोराइडचे थर पदार्थाचा विशिष्ट रासायनिक आणि क्षरणकारी वातावरणास असलेला प्रतिकार सुधारू शकतात.
मात्र, याचा अर्थ असा नाही की ड्रिलिंग आपोआप सार्वत्रिक प्रदान करते. क्षरण प्रतिरोध.
वर्तन यावर अवलंबून असते:
- पर्यावरणाचा प्रकार,
- तापमान,
- थराची प्रावस्था रचना,
- थराची सच्छिद्रता आणि सातत्य,
- सब्सट्रेट सामग्रीचा प्रकार.
त्यामुळे, विशिष्ट कार्य वातावरणासाठी गंजरोधकतेचे मूल्यांकन केले पाहिजे.
बोरॉनयुक्त थराची ठिसूळता
खूप उंच कठोरता बोराइड्समध्ये प्लॅस्टिक विरूपणाची क्षमता मर्यादित असते.
खालील परिस्थितीत थराला तडे जाण्याची शक्यता असते:
- तीव्र धक्के,
- सब्सट्रेटचे लक्षणीय विकृतीकरण,
- उच्च संपर्क ताण,
- चुकीच्या पद्धतीने निवडलेली लेयरची जाडी,
- अत्यधिक जाड FeB थराची उपस्थिती.
त्यामुळे, घटकाच्या गाभ्याने अतिशय कठीण पृष्ठभागाच्या थराला पुरेसा आधार दिला पाहिजे.
ड्रिलिंगनंतर उष्णता उपचार
स्टीलचा प्रकार आणि वापरलेल्या तंत्रज्ञानानुसार, ड्रिलिंगसोबत पुढील प्रक्रिया देखील केली जाऊ शकते. उष्णता उपचार.
बोरायडिंगचे तापमान अनेक पोलादांच्या ऑस्टेनायझिंग दरम्यान वापरल्या जाणाऱ्या तापमानाच्या श्रेणीत असू शकत असल्याने, तांत्रिक चक्राची रचना अशा प्रकारे केली जाऊ शकते की बोरायडिंगनंतर गाभ्याच्या गुणधर्मांना देखील योग्य आकार दिला जाईल.
मात्र, यासाठी विशिष्ट प्रकारच्या सामग्रीसाठी मापदंडांची स्वतंत्र निवड करणे आवश्यक आहे.
बोरॉनयुक्त थराचे गुणवत्ता नियंत्रण
ड्रिलिंगनंतर थराच्या मूल्यांकनामध्ये खालील बाबींचा समावेश असू शकतो:
- थराच्या जाडीचे मापन,
- धातुशास्त्रीय तपासणी,
- FeB आणि Fe₂B प्रावस्थांची ओळख,
- मोजमाप सूक्ष्मकठोरता,
- थर-आधार सीमेच्या आकारविज्ञानाचे मूल्यांकन,
- भेगा आणि खंडित भागांची तपासणी,
- झीज प्रतिरोध चाचण्या,
- अनुप्रयोगाशी संबंधित असल्यास, गंज प्रतिरोधकतेची चाचणी.
एखाद्या थराच्या गुणवत्तेचे पूर्णपणे मूल्यांकन करण्यासाठी केवळ कठीणपणाचे मोजमाप पुरेसे नाही. खूप जास्त कठीणपणा असलेला, परंतु अत्याधिक ठिसूळपणा किंवा प्रतिकूल द्वि-प्रावस्था संरचना असलेला थर, योग्यरित्या डिझाइन केलेल्या Fe₂B थरापेक्षा निकृष्ट कामगिरी करू शकतो.
ड्रिलिंगचा वापर
तीव्र झीज होणाऱ्या घटकांसाठी विशेषतः ड्रिलिंगचा वापर केला जातो.
सामान्य उपयोगांमध्ये खालील गोष्टींचा समावेश आहे:
- प्लॅस्टिक प्रक्रिया उपकरणांचे स्क्रू आणि सिलेंडर,
- पंपाचे घटक
- व्हॉल्व्ह आणि व्हॉल्व्ह सीट्स,
- बुशिंग आणि पिन,
- मार्गदर्शक,
- शेती यंत्रसामग्रीचे घटक,
- खाणकाम यंत्रांचे भाग,
- मोठ्या प्रमाणात सामग्रीची वाहतूक करणाऱ्या उपकरणांचे घटक,
- प्लॅस्टिक प्रक्रिया साधने,
- डाय आणि पंच,
- झिज आणि घासण्यामुळे होणाऱ्या झिजेला सामोरे जाणारे भाग.
ड्रिलिंगचे फायदे
- अत्यंत उच्च पृष्ठभागीय कडकपणा,
- अत्यंत उच्च घर्षण प्रतिरोध,
- घर्षणामुळे होणाऱ्या झिजेला उच्च प्रतिकारशक्ती,
- कठीण घर्षणजन्य परिस्थितीत कार्यरत असलेल्या भागांचा टिकाऊपणा वाढवण्याची शक्यता,
- दिलेल्या पदार्थासाठी योग्य असलेल्या तापमान मर्यादेत, उच्च तापमानावर कठीण बोराइड प्रावस्थांची स्थिरता.
- अनेक प्रकारच्या स्टील आणि कास्ट आयर्नसाठी वापरले जाऊ शकते.
ड्रिलिंग मर्यादा
- तुलनेने उच्च प्रक्रिया तापमान,
- घटकाच्या विरूपणाचा धोका,
- बोरॉनच्या थराचा ठिसूळपणा,
- अत्यधिक जाड FeB थर विशेषतः प्रतिकूल ठरू शकतो.
- जड आघाताच्या भारांसाठी मर्यादित उपयुक्तता,
- पृष्ठभागाच्या योग्य तयारीची गरज.
- अत्यधिक कठीणपणामुळे ड्रिलिंगनंतर पृष्ठभागावर यांत्रिक प्रक्रिया करणे अवघड असते.
कंटाळवाणे – इतर थर्मोकेमिकल उपचार प्रक्रियांशी तुलना
| प्रक्रिया | मुख्य घटक | थराचे स्वरूप | सर्वात महत्त्वाचे वैशिष्ट्य |
|---|---|---|---|
| ड्रिलिंग | B | बोर्की Fe₂B / FeB | अत्यंत उच्च कठीणपणा आणि घर्षण प्रतिरोधकता |
| कार्ब्युरायझिंग | C | कार्बन-समृद्ध थर, नंतर थंड करून कठीण केला. | कठीण थर आणि लवचिक गाभा |
| नायट्रायडिंग | N | नायट्राइड्स + प्रसार क्षेत्र | तुलनेने कमी विकृतींसह उच्च कठीणपणा |
| नायट्रोकार्बरायझेशन / नायट्रोकार्बरायझेशन | N + C | संयुक्त थर + प्रसार क्षेत्र | झीज आणि जप्तीला प्रतिकार आणि क्षरण प्रतिकारशक्ती सुधारण्याची शक्यता |
| कार्बनिट्राईडिंग | C + N | C आणि N ने समृद्ध केलेला थर, नंतर कठीण झालेला | घट्ट झाल्यावरचा कठीण थर |
बोरोनीकरण ही एक औष्णिक-रासायनिक उपचार प्रक्रिया आहे, ज्यामध्ये पदार्थाच्या पृष्ठभागावर बोरॉनचे विसरणाद्वारे संपृक्तता होते. स्टीलच्या बाबतीत, यामुळे प्रामुख्याने अत्यंत कठीण आयर्न बोराइड्सची निर्मिती होते. Fe₂B आणि FeB.
अनेक अनुप्रयोगांमध्ये सर्वात इष्ट थर हा एकल-फेज थर असतो. Fe₂Bत्यामुळे, लक्षणीय प्रमाणात FeB असलेल्या थरापेक्षा कमी ठिसूळपणासह अत्यंत उच्च घर्षण प्रतिरोधकता मिळते.
ड्रिलिंगचा सर्वात महत्त्वाचा फायदा म्हणजे मिळवण्याची शक्यता. अत्यंत उच्च कठीणपणा आणि घर्षणाने होणाऱ्या झिजेला प्रतिकारत्यामुळे ही प्रक्रिया विशेषतः तीव्र घर्षण परिस्थितीत चालणाऱ्या यंत्रांच्या भागांमध्ये वापरली जाते.
त्याचबरोबर, बोराइड्सचा उच्च कठीणपणा त्यांच्या मर्यादित लवचिकतेशी संबंधित असतो. त्यामुळे, थराच्या योग्य रचनेसाठी त्याची जाडी, प्रावस्था रचना आणि आधारस्तराच्या गुणधर्मांवर नियंत्रण ठेवणे आवश्यक आहे.
ड्रिलिंगची तुलना याच्याशी करू नये कार्बरायझेशन, नायट्रायडिंग किंवा नायट्रोकार्बरायझेशन. या प्रत्येक प्रक्रियेत पृष्ठभागाच्या थराला आकार देण्यासाठी एक वेगळी यंत्रणा वापरली जाते आणि त्यातून वेगवेगळे कार्यात्मक गुणधर्म साध्य केले जातात.
पोलादाच्या उष्णता आणि थर्मोकेमिकल उपचाराच्या पद्धती
बोरोनायझिंग ही पोलादाची सूक्ष्मसंरचना आणि गुणधर्म सुधारण्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या प्रक्रियांपैकी केवळ एक आहे. अपेक्षित परिणामानुसार, नॉर्मलायझिंग, स्ट्रेस रिलीव्हिंग, हार्डनिंग, टेम्परिंग इत्यादी, तसेच कार्ब्युरायझिंग, नायट्रायडिंग यांसारख्या इतर थर्मोकेमिकल प्रक्रियांचाही वापर केला जातो.
स्टील उष्णता उपचार पद्धती
- नॉर्मलायझिंग स्टील – कण शुद्धीकरण आणि सूक्ष्मसंरचनेचे एकत्रीकरण.
- तणावमुक्ती ॲनीलिंग – अवशिष्ट ताणांचे घटणे.
- पोलाद मऊ होणे – कठोरता कमी करणे आणि पुढील प्रक्रियेसाठी अनुकूलता सुधारणे.
- पूर्ण ॲनीलिंग – ऑस्टेनायझेशन आणि मंद शीतलीकरण.
- समतापीय ॲनीलिंग – योग्यरित्या निवडलेल्या तापमानावर धरून ठेवलेले असताना केलेले परिवर्तन.
- बॉल अ‍ॅनिलिंग – स्फेरोइडायझिंग – सिमेंटाइट किंवा इतर कार्बाइडच्या आकारशास्त्रात बदल.
- पुनःस्फटिकीकरण ॲनीलिंग – दाबामुळे होणारे परिणाम दूर करणे आणि लवचिकता पुनर्संचयित करणे.
- एकसमान ॲनीलिंग – विलगीकरण कमी करणे आणि पदार्थाच्या रचनेत एकरूपता आणणे.
- कठिनीकरण आणि उष्णता उपचार – कठिनीकरण आणि टेम्परिंगद्वारे सूक्ष्मसंरचना आणि गुणधर्मांना आकार देणे.
- टेम्परिंग स्टील – कठिनीकरणानंतर पोलादाच्या गुणधर्मांमध्ये नियंत्रित बदल.
- इंडक्शन हार्डनिंग – पृष्ठभागीय प्रेरण तापन आणि जलद शीतन.
- ज्वाला दृढीकरण ज्योतीने स्थानिक उष्णता दिल्यानंतर पृष्ठभाग कठीण होणे.
- अतिसंपृक्तता – योग्य औष्णिक चक्राद्वारे अतिसंपृक्त घन द्रावण मिळवणे.
- वृद्धत्व – नियंत्रित प्रावस्था विलगीकरणामुळे पदार्थाची मजबुती वाढते.
स्टीलच्या थर्मोकेमिकल उपचाराच्या पद्धती
- स्टीलचे नायट्रायडिंग – पृष्ठभागाच्या थरात नायट्रोजनचे विसरणात्मक संवर्धन.
- कार्ब्युरायझिंग स्टील – पृष्ठभागांवर कार्बनचे विसरणात्मक संवर्धन.
- कार्बनिट्राईडिंग – पृष्ठभागाच्या थरात कार्बन आणि नायट्रोजनचे एकाच वेळी होणारे संवर्धन.
- नायट्रोकार्बरायझेशन / नायट्रोकार्बरायझेशन – थराचे प्रामुख्याने नायट्रोजन आणि कार्बनने समृद्धीकरण.
- ड्रिलिंग – बोरॉनद्वारे पृष्ठभागाचे विसरण संतृप्तीकरण.
- डिफ्यूजन क्रोम प्लेटिंग – थरात क्रोमियमचे विसरणाद्वारे संवर्धन.
- प्रसार अॅल्युमिनायझिंग – ॲल्युमिनियममध्ये थराचे विसरणाद्वारे संवर्धन.