Bor

Halbmetall und wird aus seinen Salzen wie beispielsweise Borax durch Umsetzen mit Salzsäure und anschließender Reduktion mit Magnesium gewonnen.

SymbolB
Ordnungszahl5
Atomgewicht10,82
spezifisches Gewicht bei 20 °C2,3 g/cm3
Schmelzpunkt2050 °C
Siedepunkt2550 °C
Schmelzwärme268 kJ/kg


Bor im Stahl

Die Löslichkeit von Bor in γ-Eisen beträgt 0,0021 % bei 906 °C und 0,0210 % bei 1140 °C. α-Eisen löst 0,004 % B bei 710 °C und 0,0082 % bei 906 C. Bor ist dem Kohlenstoff insofern ähnlich, als es Einlagerungsmischkristalle mit dem γ-Eisen bildet. Seine Diffusionsgeschwindigkeit in γ-Eisen ist ebenfalls mit der des Kohlenstoffs vergleichbar, so dass sich Eisen verhältnismäßig leicht borieren und entborieren lässt.

Im System Eisen-Bor ist die γ-Phase eingeschnürt. Bei 3,8 % B und 1174 °C kommt ein Eutektikum vor, das aus γ-Eisen und der intermetallische Verbindung Fe2B besteht, die dem Zementit Fe3C im System Eisen-Kohlenstoff (s. Eisen-Kohlenstoff-Zustandsdiagramm) vergleichbar ist. Eisen-Bor-Legierungen mit 0,1 % B, die dieses Eutektikum mit niedrigem Schmelzpunkt aufweisen, neigen zu Warmbruch.

Im Bereich geringer Borgehalte des Dreistoffsystems Eisen-Bor-Kohlenstoff können sich mehrere Arten Borkarbid bilden. Kohlenstoff hat nur geringe Wirkung auf die Löslichkeit und Diffusionsgeschwindigkeit von Bor im Austenit.

Ein merklicher Anstieg der Härtbarkeit von Stahl wird durch Borzusätze bis zu 0,007% erreicht. Handelsüblich sind niedrig legierte Stähle mit 0,0005 und 0,007 % B. In Vergütungsstählen kann ein erheblicher Prozentsatz anderer Legierungselemente - ohne Nachteil für die mechanischen Eigenschaften - durch Bor ersetzt werden.

Bor hat eine starke Affinität zu Sauerstoff und Stickstoff. Um einen Stahl mit dem erforderlichen Gehalt an reaktionsfähigem Bor herzustellen, ist es nötig, fast den gesamten Stickstoff und Sauerstoff mittels Aluminium, Titan oder anderer Desoxidationsmittel und Nitridbildner zu entfernen.

Bor im Gusseisen
Roheisen enthält selten mehr als 0,005 % B. Im Gusseisen wirkt Bor der Grafitisierung entgegen und erhöht die Tiefe der Weißerstarrung. Bei Zusätzen von mehr als 0,01 % B wirkt Bor als kräftiger Karbidstabilisator und kann daher zur Verbesserung der Verschleißfestigkeit von Hartguss verwendet werden.

Ein nickel- und borhaltiges weißes Gusseisen wurde als Aufschweißlegierung für stark verschleißbeanspruchte Teile eingesetzt. Gusseisen für Walzen (siehe Walzenguss) enthalten mitunter 0,02 bis 0,1 % B zur Erhöhung der Oberflächenhärte und Verbesserung der Weißerstarrung.

Im Grauguss führen Borgehalte von rd. 0,1 % oder mehr zu unerwünschter Aufhärtung und Rissbildung. Umgeschmolzener emaillehaltiger Schrott ist eine Quelle der Borbeimengungen in grauem Gusseisen, jedoch wird der größte Teil des so aufgenommenen Bors beim Schmelzen entfernt.

Zusätze von 0,001 bis 0,005 % B begünstigen im Temperguss die Bildung von kugeligem Grafit, wobei gleichzeitig die Zahl der Grafitteilchen erhöht und ihre Verteilung verbessert wird. Diese Wirkung erleichtert die Glühbehandlung, wahrscheinlich auf Grund der Abbindung des Stickstoffs durch Bor. Bei der Herstellung von Temperguss werden oft kleine Mengen Bor zugegeben, um dem schädlichen Einfluss des etwa im Schrott vorhandenen Chroms zu begegnen.

Das Element bildet mit Kohlenstoff und Silizium Boride, welche als Schleifmittel verwendet werden.

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