Influencia del potencial químico en el tratamiento de borurización en caja

• Autores: Angel J. Morales Robles, Martín Ortiz Domínguez, Edgar Cardoso Legorreta, Arturo Cruz Avilés
• Localización: Ingenio y Conciencia Boletín Científico de la Escuela Superior Ciudad Sahagún, ISSN-e 2007-784X, Vol. 11, Nº. 22, 2024 (Ejemplar dedicado a: Ingenio y Conciencia Boletín Científico de la Escuela Superior Ciudad Sahagún), págs. 28-52
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Influence of chemical potential on powder pack boriding
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    En este trabajo se estudió la influencia del potencial químico de boro en el crecimiento de la capa de boruro de hierro Fe2B durante el tratamiento termoquímico de borurización en caja, para esto se aplicó el tratamiento en muestras de acero ASTM A36 empleando un agente borurante comercial el cual se reutilizo en tres ciclos reduciendo su potencial; de igual forma se varió tiempo y la temperatura de tratamiento. Se estudió la cinética del proceso a partir de los resultados experimentales mediante un modelo de difusión y un modelo estadístico. Los parámetros del modelo de difusión revelaron que la energía de activación no se vio afectada por la disminución del potencial químico y se determinó un valor promedio Q=158.62 kJ·mol-1 similar a los datos de la literatura para este acero; por otro lado, el tiempo de incubación t0 y el coeficiente pre-exponencial D0 si se vieron afectados. Se planteó un diseño de experimento factorial 4x4x3 y se realizó un análisis estadístico ANOVA y un ajuste a un modelo de regresión general; los resultados revelaron que las variables ciclo, temperatura y tiempo tuvieron una contribución en el espesor de la capa Fe2B del 39 %, 25.79 %, y 19.05 % respectivamente. Ambas metodologías contribuyen al control del proceso ya que permiten simular el espesor de la capa en función de sus variables, dichos modelos se pueden optimizar empleando herramientas como los diagramas de contorno y los resultados del análisis estadístico, y con esto lograr una reducción en el consumo energético y los consumibles del proceso.

  • English

    In this work, the influence of the boron chemical potential on the growth of the Fe2B iron boride layer during the powder pack boriding treatment was studied . For this purpose the treatment was applied on ASTM A36 steel samples using a commercial boriding agent which was reused in three cycles reducing its chemical potential; the exposure time and temperature treatment were also varied. The kinetics of the process was studied from the experimental results using a diffusion model and a statistical model. The parameters of the diffusion model revealed that the activation energy was not affected by the decrease of the chemical potential and an average value Q=158.62 kJ·mol-1 was determined, this value vas same to the literature data for this steel; on the other hand, the incubation time t0 and the pre-exponential coefficient D0 were affected. A 4x4x3 factorial experiment design was proposed and an ANOVA statistical analysis and a fit to a general regression model were performed; the results revealed that the variables cycle, temperature, and time had a contribution in the Fe2B layer thickness of 39 %, 25.79 %, and 19.05 % respectively. Both methodologies contribute to the control of the process since they allow simulating the thickness of the layer as a function of its variables, these models can be optimized using tools such as contour diagrams and the results of the statistical analysis, and with this achieve a reduction in energy consumption and production supplies.