Diffusional Growth Kinetics Analisys of Fe2B Layers Applied During the Coating Powder-Pack Boriding Process on an AISI 1026 Steel

Abstract

La exigencia de emplear materiales con propiedades avanzadas incluyen la necesidad de aplicar recubrimientos de alta resistencia que alarguen la vida de útil de aceros comerciales, de esta forma, el tratamiento termoquímico de borurización tiene el potencial para cumplir estos requerimientos. En este trabajo de investigación se formula un modelo matemático para analizar la cinética de crecimiento de las capas de 2 Fe B formadas sobre la superficie de un acero AISI 1026. El modelo matemático propuesto se desarrolló en base a la solución de la ecuación de balance de masa de la interface de crecimiento 2 Fe B/Fe para evaluar el coeficiente de difusión del boro a través de las capas de Fe2B en un rango de temperaturas de 1123 a1273 K. En el modelo desarrollado se incluyó el tiempo de incubación del boruro para formar la fase Fe2B. El modelo matemático fue validado con datos experimentales realizados a una temperatura de 1253 K y tiempo de siete horas. Las capas de boruro fueron caracterizadas y analizadas por microscopia óptica y de barrido (se obtuvo un EDS), así como por Difracción de Rayos – X (XRD). Se utilizó la técnica de indentación Daimler-Benz Rockwell-C para evaluar cualitativamente la adherencia de la capa de Fe2B sobre el sustrato (acero AISI 1026). Para usos prácticos y para un espesor determinado, se propuso un diagrama a espesor constante (215 μm) el cual es controlado con la variación de la temperatura y tiempo de exposición al recubrimiento. De los resultados obtenidos, se encontró que la energía de activación para el boro en el acero AISI 1026 es igual a 178 kJ mol-1.