बोरॉनीकरण ही एक झीज प्रतिरोध वाढविण्याची लोकप्रिय विक्रिया असून ती ऊष्मारासायनिक पृष्ठभागमिश्रण पद्धत आहे.पोलादाचे बोरॉनीकरण हे ७००º – १०००º से. तापमानाला १ – १२ तासांसाठी बोरॉन असलेल्या घन-भुकटी, लेप किंवा लगदा, द्रव किंवा वायुरूपी पदार्थाच्या संपर्कात केले जाते. बोरॉनीकरण विक्रिया झाल्यानंतर सहसा पोलादाला हवेत थंड केले जाते. या प्रक्रियेमध्ये बोरॉनच्या विसरणामुळे पोलाद-पृष्ठभागात बोराइडचा थर निर्माण होतो. बोरॉनीकरण झालेल्या पोलादाची पृष्ठभाग काठिण्यता (१०००-२७०० व्हिकर्झ कठिनता-अंक) ही विक्रिया न केलेल्या पोलादापेक्षा (३००-५०० व्हिकर्झ कठिनता-अंक) जास्त असते. सहसा, बोरॉनीकरण झालेल्या पोलादात Fe2B एकेरी प्रावस्था (Phase) थर किंवा Fe2B – FeB दुहेरी प्रावस्था थर निर्माण होतो. या प्रावस्था प्रकाशीय सूक्ष्मदर्शक आणि क्रमविक्षी इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शीकामधून बघता येतात. आ.१ मध्ये बोरॉनीकरण केलेल्या नमुन्याच्या आडव्या काटच्छेदाचे प्रकाशीय सूक्ष्मचित्रण स्पष्टपणे प्रत्येक क्षेत्राचे वैधर्म्य दाखविते. ही क्षेत्रे पुढीलप्रमाणे: (१) एकेरी प्रावस्था Fe2B थर; (२) बोराइड थराच्या खालचे संक्रमण क्षेत्र; (३) बोरॉनमुक्त पोलादाचा गाभा.
आ. १. बोरॉनीकरण (९५०० से., ३ तास) केलेल्या ए. आय. एस. आय. ४१४० पोलादाच्या आडव्या काटच्छेदाचे प्रकाशीय सूक्ष्मचित्रण (२% नायटल कोरण).
क्रमवीक्षक इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शीकामधून बघितले असता, आम्लकोरित FeB प्रावस्था गडद – काळी – दिसते, तर Fe2B प्रावस्था – फिकट – पांढरी दिसते (आ.२ अ). एकेरी किंवा दुहेरी प्रावस्था असलेली थर निर्मिती ही बोरॉनीकरण माध्यमातील बोरॉन विभव, विक्रिया तापमान आणि प्रक्रिया काल यांवर अवलंबून असते. बोरॉनीकरणाच्या वापरातील एकेरी प्रावस्था असलेला Fe2B थर हा FeB असलेल्या दुहेरी प्रावस्था थरापेक्षा जास्त उपयोगी आणि अपेक्षित असतो. कारण, Fe2B हा FeB पेक्षा जास्त चिवट/दृढ आणि कमी ठिसूळ असतो. सहसा, दुहेरी थर असलेल्या थरात, किंवा अंतरपडदा असलेल्या भागात किंवा त्याच्या आसपास तडा निर्मितीही दिसून येते. अशा प्रकारचा तडा आ.२ (आ) मध्ये दाखविला आहे. प्रत्यक्ष वापरामध्ये यांत्रिक भारामुळे हा पूर्वनिर्मित तडा पूर्ण बोराइड थर तोडू शकतो किंवा त्याला संपूर्ण विलग करू शकतो.
(अ) (आ)
आ.२.बोरॉनीकरण (९५०° से., ३ तास) केलेल्या ए. आय. एस. आय. एच १३ रूपद पोलादाच्या काटच्छेदाचे क्रमवीक्षक इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मचित्रण : (अ) दुहेरी प्रावस्था थर जो FeB आणि Fe2B दाखवितो. (आ) दुहेरी प्रावस्था भागातील तडा.
बोरॉनीकरणासाठी संरचनात्मक पोलाद,कवच कठिनीकरण पोलाद, हत्यारी पोलाद, गंजरहित पोलाद, शुद्ध लोह,काळे आणि तन्य बीड – ओतीव लोखंड – असे योग्य असलेले लोहयुक्त पदार्थ आहेत.तर,बोरॉनीकरण हे ॲल्युमिनियम आणि सिलिकॉन असलेल्या धारक पोलादासाठी अयोग्य आहे.
बोरॉनीकरणाचे विविध प्रकार : (१)घन-भुकटी बोरॉनीकरण; (२) लेप किंवा लगदा बोरॉनीकरण; (३) द्रव बोरॉनीकरण : (अ) विद्युतहीन क्षारकुंड बोरॉनीकरण,(आ) विद्युततापघटनी क्षारकुंड बोरॉनीकरण; (४) वायुरूप बोरॉनीकरण; (५) आयनद्रायू (Plasma) बोरॉनीकरण.
बोरॉनीकरणाचे उपयोग : पोलादाची दोरी,पोलादाची अस्तर नलिका,वस्त्रनिर्माण यंत्रसामग्रीत वापरला जाणारा बिडाचा खाचयुक्त ड्रम,जाळण्यासाठी वापरली जाणारी प्रक्षेपी, आधारदंड, निमज्जी, रूपद किंवा दाबसाचा इत्यादीमध्ये पोलादी बोरॉनीकरणाचा उपयोग केला जातो.
संदर्भ :
- Joshi, A. and Hosmani, S. “Pack-Boronizing of AISI 4140 Steel: Boronizing Mechanism and the Role of Container Design,” Materials and Manufacturing Processes, 29, 2014, 1062–1072.
- Heat Treating; ASM International: Materials Park, OH, USA; 1991.
समीक्षक – बाळ फोंडके
