Die Rolle von Borcarbid (B₄C) in Schweißstäben
Verbesserte Verschleißfestigkeit
Borcarbid ist einer der härtesten bekannten Keramikwerkstoffe. Seine hohe Härte und Verschleißfestigkeit machen es zu einem wichtigen Bestandteil verschleißfester Auftragsschweißstäbe. Während des Auftragsschweißens werden Borcarbidpartikel als harte Phase in die Schweißmetallmatrix eingebettet und bilden eine Verbundwerkstoffstruktur, die die Verschleißfestigkeit der Oberfläche deutlich verbessert und sich für die Reparatur leicht verschleißender Teile wie Bergbaumaschinen und Brecherwalzen eignet.
Hohe Temperaturstabilität und Lichtbogenschutz
Der Schmelzpunkt von Borcarbid beträgt bis zu 2450 °C und es bleibt bei hohen Schweißtemperaturen stabil. Das Hinzufügen von Borcarbid zur Beschichtung kann die Hochtemperaturbeständigkeit der Beschichtung verbessern, vorzeitige Zersetzung der Beschichtung verringern, Lichtbogenstabilität und kontinuierliche Freisetzung von Schutzgas (wie CO₂) gewährleisten, die Luft effektiv isolieren und die Oxidation des Schmelzbads verhindern.
Legieren und Kornverfeinerung
Unter Einwirkung eines Hochtemperaturlichtbogens kann sich Borcarbid teilweise zersetzen und Bor (B) und Kohlenstoff (C) freisetzen. Bor kann in das Schmelzbad eindringen und bei der Kornverfeinerung eine Rolle spielen, wodurch die Festigkeit und Zähigkeit der Schweißnaht verbessert wird. Gleichzeitig kann durch die Zugabe von Kohlenstoff der Kohlenstoffgehalt des Schweißmetalls angepasst und die Härte und Verschleißfestigkeit optimiert werden, die Menge muss jedoch kontrolliert werden, um eine erhöhte Sprödigkeit zu vermeiden.
Zusätzliche Desoxidations- und Reinigungswirkung
Bor hat eine starke Affinität zu Sauerstoff und kann sich mit Sauerstoff im Schmelzbad verbinden, um Boroxide (wie B₂O₃) zu bilden, Oxideinschlüsse zu reduzieren und die Reinheit der Schweißnaht zu verbessern. Obwohl diese Desoxidationswirkung nicht so signifikant ist wie bei herkömmlichen Desoxidationsmitteln (wie Silizium und Mangan), kann sie als zusätzlicher Reinigungsmechanismus verwendet werden.
Spezielle Anwendungsszenarien
: In der Nuklearindustrie oder im Bereich der Neutronenabschirmung kann Borcarbid aufgrund seiner hervorragenden Neutronenabsorptionsfähigkeit in speziellen Schweißstäben verwendet werden, um die Neutronenabschirmleistung der Schweißnaht zu verbessern, obwohl diese Anwendung relativ nischenhaft ist.