Difusión en sólidos

• Autores: Libia D Fernández De Dios, Martín Ortiz Domínguez, Angel J. Morales Robles, Arturo Cruz Avilés, Jorge Zuno Silva, Erik Gálvez López
• 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. 1-27
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Diffusion in solids
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• Resumen
  • español

    Se utilizó una mezcla de polvos con 33.5 % en peso de B4C, 5.4 % en peso de KBF4 y 61.1 % en peso de SiC para tratar el acero ASTM A681 con la técnica tradicional de empaquetamiento en caja en un intervalo de temperatura de 1123-1273 K durante 2, 4, 6 y 8 horas. La microscopía electrónica de barrido (SEM) indicó una morfología aserrada en las interfaces de crecimiento de las capas boruradas. La existencia de la fase Fe2B se corroboró mediante análisis XRD. El trabajo consistió en cinco modelos matemáticos para evaluar los coeficientes de difusión de boro y las energías de activación en la fase Fe2B. Los resultados obtenidos se compararon con estudios anteriores para garantizar su precisión y fiabilidad. Se realizaron ensayos de pin-on-disc para determinar los coeficientes de fricción antes y después del tratamiento mediante un instrumento CSM (tribómetro) en condiciones de deslizamiento en seco. Las pruebas de pin-on-disc confirmaron el efecto del boro sobre la resistencia al desgaste. Los modelos se validaron empíricamente para dos condiciones de tratamiento suplementarias (1223 K durante 3 horas y 1273 K durante 1.5 horas). Los espesores de capa simulados coincidieron con los valores experimentales. 

  • English

    The study investigated the use of a mixture of powders containing 33.5 wt.% B4C, 5.4 wt.% KBF4, and 61.1 wt.% SiC to treat the ASTM A681 steel. The traditional powder-pack technique treated the steel at a temperature range of 1123-1273 K for 2, 4, 6, and 8 hours. Scanning electron microscopy (SEM) revealed a sawn interface morphology for the borided layers. X-ray diffraction (XRD) analysis confirmed the presence of the Fe2B phase. Five mathematical approaches were proposed to evaluate the phase's boron diffusivities and activation energies. The results were compared with previous studies to ensure their accuracy and reliability. The study also conducted pin-on-disc tests to determine the friction coefficients before and after treatment. A CSM instrument (tribometer) was used under dry sliding conditions for the testing, which confirmed the beneficial effect of boronizing on wear resistance. The models were empirically validated for two additional processing conditions (1223 K for 3 hours and 1273 K for 1.5 hours), and the predicted layer thicknesses matched the experimental values. Overall, the study demonstrated the potential of the powder-pack technique with the mixture above of powders for treating ASTM A681 steel. The methodology and results presented in the study provide valuable insights into the boronizing process and can be helpful for researchers and practitioners in surface engineering.