| Revista: | Nova scientia |
| Base de datos: | PERIÓDICA |
| Número de sistema: | 000386934 |
| ISSN: | 2007-0705 |
| Autores: | Elias Espinosa, M1 Zuno Silva, J2 Ortiz Domínguez, M2 Hernández Ávila, J3 Damián Mejía, O4 |
| Instituciones: | 1Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, Campus Santa Fe, México, Distrito Federal. México 2Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo, Escuela Superior de Ciudad Sahagún, Ciudad Sahagún, Hidalgo. México 3Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo, Departamento de Materiales y Metalurgia, Pachuca, Hidalgo. México 4Universidad Nacional Autónoma de México, Instituto de Investigación en Materiales, México, Distrito Federal. México |
| Año: | 2015 |
| Periodo: | Oct |
| Volumen: | 7 |
| Número: | 14 |
| Paginación: | 74-101 |
| País: | México |
| Idioma: | Español |
| Tipo de documento: | Artículo |
| Enfoque: | Experimental, aplicado |
| Resumen en español | 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 Fe2B 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 Fe2B /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 |
| Resumen en inglés | In the present study, a mathematical model was proposed for analyzing the growth of Fe2B layers formed on AISI 1026 steel by the pack-boriding process. This model was based on solving the mass balance equations of the (Fe2B/Fe) interface to evaluate the boron diffusion coefficients through the Fe2B layers in the temperature range of 1123-1273 K. The boride incubation time for the Fe2B phase was included in the present model. The suggested model was validated experimentally at a temperature of 1253 K for a treatment time of 7 h. Furthermore, the generated boride layers were analyzed by optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS) and X-ray diffraction analysis. The Daimler-Benz Rockwell-C indentation technique was used to qualitatively evaluate the adherence of the layer on the substrate. For practical use, an iso-thickness diagram was also proposed as a function of treatment time and temperature. The boron activation energy for AISI 1026 steel was found to be equal to 178.4 kJ mol-1 on the basis of our experimental results |
| Disciplinas: | Ingeniería, Matemáticas |
| Palabras clave: | Ingeniería de materiales, Matemáticas aplicadas, Acero, Recubrimientos, Borurado, Cinética de crecimiento, Energía de activación, Adherencia, Modelos matemáticos |
| Keyword: | Engineering, Mathematics, Materials engineering, Applied mathematics, Steel, Coatings, Boriding, Growth kinetics, Activation energy, Adherence, Mathematical models |
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