Бороно-карбид има вредност 9,3–9,5 на Мосовој скали, што премашује чврстоћу волфрам-карбида (8,5–9,0) и челика (4–4,5), заслужујући друго место само иза дијаманта и кубичног нитрида бора по отпорности на абраzију. Са Викерсовом чврстоћом од око 30 GPa, отпоран је на деформације у условима интензивног прскања где код мекших материјала долази до формирања микропукотина у року од неколико сати.
На брзинама већим од 650 km/h, тврдоћа бор карбида директно корелира са отпорношћу према ерозији. Лабораторијске симулације показују да је стопа хабања чак 12 пута нижа у односу на калјени челик у срединама са абразивним силцијум-диоксидом. Његова атомска структура отпорна је на пластичну деформацију, чиме спречава „формирање ивица“ које се често појављује код млазница од волфрам карбида након дуже употребе.
| Материјал | Стопа ерозије (g/kg абразива) | Радни век (сати) |
|---|---|---|
| Бор карбид | 0.08 | 750–1,200 |
| Тунгстен Царбиде | 0.23 | 300–500 |
| Челик са високим садржајем хрома | 0.97 | 50–80 |
Ови резултати контролисаних испитивања пескарењем (P50 гранат, 80 psi) истичу доминацију бор карбида у спречавању превременог квара млазница.
Sinterovana mikrostruktura bor karbida karakteriše se povezanom mrežom granica zrna koja ravnomerno raspodeljuje udarne sile, smanjujući lokalizovane koncentracije napona za čak 37% u poređenju sa tradicionalnim materijalima. Mikroskopska analiza posle testiranja otkriva neoštećene površinske slojeve čak i nakon više od 1.000 sati rada, dok mlaznice od čelika pokazuju eroziju dubine 200–300 µm u identičnim uslovima.
Bor karbid održava strukturnu celovitost tokom brzih promena temperature koje su uobičajene kod abrazivnog nanošenja. Niski koeficijent toplotnog širenja svodi na minimum napon koji uzrokuje pukotine, čak i kada površinska temperatura premaši 600°C. Ova otpornost sprečava stvaranje mikropukotina tokom ponavljanih ciklusa zagrevanja i hlađenja, što ga čini idealnim za primenu u visoko-intenzivnim procesima kao što je priprema metalnih površina.
Бор карбид је хемијски инертан, отпоран на деградацију услед киселих или алкалних абразива и оксидације изазване влагом. Независне студије показују одсуство мерљивог погоршања након више од 500 сати излагања екстремним вредностима pH (2–12). Ова стабилност елиминише проблеме попут појаве рупа и корозије који су чести код челичних млазница, осигуравајући сталне брзине тока абразива током времена.
На 400°C, бор карбид задржава 92% тврдоће на собној температури — знатно боље него волфрам карбид (78%) и челик (54%). Ова термичка отпорност спречава деформацију током продужених радних периода, минимизирајући престанке у раду. Подаци са терена из прскања футеровања пећи показују повећање продуктивности за 40% у односу на карбидне алтернативе у условима сталне температуре од 550°C.
Борон карбид млазнице трају 5 пута дуже од челичних и 1,8 пута дуже од волфрам карбида у индустријским условима, према резултатима Прегледа перформанси абразивних материјала из 2024. Ова издржљивост произилази из његове екстремне чврстоће (30–35 GPa по Викерсу), која минимизира губитак материјала приликом удара честица на великим брзинама. Кључна посматрања из терена укључују:
Томе што отпорно одолева микропукотинама које убрзавају хабање, бор карбид продужује интервале одржавања и истовремено одржава оптимални притисак прскања.
Када је реч о оценама тврдоће, бор карбид истиче се са око 2.400 до 3.100 HV1. То га ставља испред волфрам карбида, који варира између 2.300 и 2.600 HV1, и знатно изнад силицијум карбида са 1.400 до 1.600 HV1. Још једна велика предност бор карбида је његова мања тежина, јер има густину од само 2,5 грама по кубном центиметру у поређењу са тежим 3,16 g/cm³ код силицијум карбида. То значи да произвођачи могу направити млазнице које су истовремено чврсте и нису толико тешке да постану незграпне током рада. Бројеви отпорности према прскавању заправо су прилично близу за ове материјале, обично између 2 и 4 MPa·m¹/². Али оно што заиста истиче бор карбид је то што му изузетна тврдоћа помаже да спречи ширење пукотина када су изложени интензивним притисним ударима са којима опрема често сусреће у индустријским условима.
Бор карбид сопе дефинитивно коштају више, око трнаест пута више него челик, али у дужем временском периоду доносе уштеду. Компаније у рударској индустрији су установиле да ове скупе сопе смањују опште трошкове за око шездесет два процента након само пет година, јер није потребна стална замена. Мали оператери који раде мање од 500 сати годишње можда ће пронаћи да им је волфрам карбид боље решење према буџету на почетку. Али велики играчи? Они обично враћају уложена средства у року од осам до дванаест месеци, јер ови системи од бор карбида трају много дуже. Говоримо о веку трајања који прелази 18 хиљада сати, скоро двапут дуже него што волфрам карбид може да издржи. Таква издржљивост чини огромну разлику када се посматрају оперативни трошкови у дужем временском периоду.
Радови бушења слане шкриљавце показују одличне резултате када се користе млазнице од бор карбида. Ове млазнице задржавају око 90% своје оригиналне величине чак и након 2.000 сати непрестаног рада против цементних фасада. То је знатно боље у односу на алтернативе од силикон карбида, које се троше око 40% брже при раду са абразивима високог садржаја силицијума. Посаде на терену су приметиле још нешто. Морају да зауставе рад ради одржавања отприлике 35% ређе у поређењу са старијим моделом од волфрам карбида. Ова разлика постаје посебно изражена у подручјима са великим садржајем морске воде. Зашто? Јер бор не реагује са хлоридима као други материјали, па је много мање оних досадних проблема са дубичењем који узнемиривају многе системе за бушење.
Savremena proizvodnja postiže preko 98% teorijske gustine karbida bora kroz sinterovanje uz pomoć pritiska na temperaturama iznad 2.200°C u kontrolisanim atmosferama. Ovaj proces eliminira mikroskopske šupljine koje su istorijski delovale kao mesta inicijacije loma. Dobijena homogena mikrostruktura poboljšava žilavost pri lomu za 15%, direktno produžavajući vek trajanja u primenama sa visokim udarima.
Данас, рачунарска динамика флуида или CFD обликује начин на који инжењери пројектују те суžене профиле гајзова који смањују турбуленцију при раду са абразивним материјалима. Тестови у стварним условима такође показују веома импресивне резултате — овакви закривљени облици доводе до смањења губитака брзине на излазу за отприлике 22 процента, док смањују ерозију зида за око 31 процент. Шта то практично значи јесте да кључни пречник грла остаје сталан отприлике три пута дуже у односу на старије праве конструктиве гајзова који раде у сличним условима. За тимове одржавања, то значи мање исецања и ређе замене у временском периоду.
Данас инжењери стављају језгра бор карбида у кућишта од угљеничних влакана ојачаних полимером (CFRP). Резултат је комбинација способности керамике да отпорно буде на хабање и способности композитног материјала да прими удесе. Ова нова хибридна конструкција заправо решава проблем механичких ударних оптерећења која изазивају око 58 процената раног квара код старијих верзија. Ево још једне предности: ови нови склопови имају око 14% мању масу него раније, а ипак издржавају притиске до 150 PSI. За особе које раде са преносивом опремом за пешкарење, смањење тежине чини велику разлику у руковању и покретљивости током стварних операција.
EN
