Thép boron là một trong những loại vật liệu được sử dụng nhiều trong các lĩnh vực sản xuất như hàng không vũ trụ, hạt nhân và ô tô. Đặc trưng của loại thép Boron này là siêu cứng nhưng lại trọng lượng nhẹ, nên các vị trí sử dụng trên ô tô là: những vị trí khung cabin, mép cửa, mui xe, các trụ trung tâm, phần gầm, dầm cửa, dầm phía trước bảng điều khiển và dầm chống lật, tựa đầu ghế… Tiêu biểu là các dòng xe Ford: Ford Focus, Ford Ranger, Ford Everest, Ford Explorer,,,,,,
Thép boron là gì?
Boron là một bán kim loại cực kỳ cứng cáp và chịu nhiệt cao, có thể được tìm thấy dưới nhiều dạng khác nhau. Nó được sử dụng rộng rãi trong các hợp chất để tạo ra mọi thứ, từ thuốc tẩy và thủy tinh đến chất bán dẫn và phân bón nông nghiệp, vật liệu đồ dùng thể thao cao cấp.
Thép boron là loại thép được hợp kim hóa với lượng boron khoảng 1%. Boron được thêm dưới dạng ferroboron (hợp chất sắt và boron có hàm lượng từ 17,5 – 20%) tỷ lệ khoảng 12 – 24% B. Vì thiếu các yếu tố bảo vệ nên các ferroboron thường được bổ sung vào sau khi thêm chất khử oxy. Trong đó oxy, cacbon và nitơ sẽ phản ứng với boron trong thép tạo thành: bo trioxit (loại chất rắn màu trắng có tính chất như thủy tinh), sắt boron xementit, boron carbide sắt (hợp chất liên kim loại có tính chất cứng và giòn) và boron nitrua (có tính chất chịu nhiệt). Bốn chất này sẽ cấu thành nên tính chất cứng và chịu nhiệt cao của thép boron.
Các boron khi hòa tan sẽ được sắp xếp trong thép dọc theo các ranh giới hạt (vị trí tiếp giáp giữa các hạt trong chất rắn). Trong quá trình hoà tan, các boron sẽ được khuếch tán nhằm làm chậm quá trình chuyển đổi austenit (dung dịch rắn của sắt) thành sắt (austenit khi ở điểm nóng chảy) để làm tăng độ cứng của thép đến phạm vi tối ưu là 0,0003 – 0,003 % B.
Sự hiện diện hàm lượng cacbon có trong thép cũng là một trong những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả hoạt động của boron trong việc tối ưu độ cứng của thép. Theo đó, nếu hàm lượng cacbon càng tăng thì độ cứng và độ bền của thép cũng sẽ tăng.
Nồng độ lý tưởng để tạo nên một boron hiệu quả sẽ khoảng 30 ppm B, tương đương với 0,4% Cr; 0,5% C hoặc 0,12% V. Khi trên 30 ppm B, boron bắt đầu giảm độ cứng, tăng độ giòn và có khả năng gây ra hiện tượng ngắn nóng.
(Nguồn: Sưu tầm)
Đặc tính của thép boron
- Thép boron là loại thép có độ cứng gấp 4 lần so với thép thông thường
- Có độ cứng và chịu nhiệt rất cao.
- Dẫn điện kém ở nhiệt độ thấp nhưng lại dẫn nhiệt tốt khi nhiệt độ tăng.
- Ở dạng tinh thể, boron là nguyên tố có độ cứng đứng thứ hai (chỉ sau carbon ở dạng kim cương) trong bảng xếp hạng tất cả các nguyên tố.
- Có nhiệt độ nóng chảy cao.
- Boron ở dạng tinh thể hoạt động rất ổn định và không phản ứng với axit.
Ứng dụng của thép boron trong lĩnh vực sản xuất ô tô
Thép boron đã được các nước châu Âu sử dụng phổ biến từ những năm 2000, đặc biệt trong lĩnh vực sản xuất xe ô tô. Thép boron được trang bị ở các chi tiết xung quanh xe như: khung cabin, mui xe, các trụ trung tâm và trên ghế ngả, mép cửa, phần gầm, dầm cửa, dầm phía trước bảng điều khiển, dầm chống lật,… để đảm bảo an toàn cho hành khách và độ biến dạng của chiếc xe khi va chạm.
Tuy nhiên, trong một số trường hợp xảy ra tai nạn, thép boron cũng gây khó khăn cho việc cứu hộ tại hiện trường bởi độ cứng và độ bền của loại thép này cao, khó sử dụng công cụ cắt thông thường (kéo thủy lực).
Sử dụng thép boron trong sản xuất xe hơi sẽ gia tăng độ an toàn cho khung xe, đồng thời việc sử dụng thép boron còn giúp xe giảm trọng lượng và tiết kiệm nhiên liệu. Tuy nhiên, việc ứng dụng thép boron còn phụ thuộc vào yêu cầu của mỗi quốc gia, và yêu cầu từng loại xe cảu từng hãng xe
Một trong những bộ phận trên xe ô tô có sự đòi hỏi cao về độ cứng, độ bền và chịu lực tốt là khung gầm xe. Bộ phận này đóng vai trò nâng đỡ và chịu tải trọng và là “tấm áo giáp” bảo vệ xe khi có va chạm xảy ra, do đó cần phải đạt được tiêu chí an toàn trong quá trình thiết kế và sản xuất.
An toàn luôn là xu hướng hàng đầu mà các nhà sản xuất ô tô ngày nay hướng đến và Ford là hãng luôn chú ý về an toàn cho người sử dụng nên các sản phẩm xe ô to của Ford hầu như đều sử dụng thép Boron để đảm bảo an toàn. Các loại vật liệu như thép Boron là điều tất yếu để đảm bảo xe hơi ngày càng trở nên an toàn hơn, đặc biệt trong các tình huống va chạm nghiêm trọng. Chúng đồng thời giúp chiếc xe giảm trọng lượng và tối ưu hơn cho vấn đề tiêu thụ nhiên liệu. Tuy nhiên, điều này còn phụ thuộc nhiều vào quy định an toàn tại mỗi quốc gia và đặc biệt là quan điểm lợi nhuận khi tính toán giá thành xe hơi mỗi hãng.
