Estudio de las capas de boro con un nuevo modelo de transferencia de masa

Resumen

Este trabajo de investigación se enfoca en el crecimiento de los recubrimientos Fe₂B formadas sobre la superficie del acero 35NiCrMo4 durante el proceso de borurización sólida. La morfología y el grosor de los recubrimientos de boruro se evaluaron mediante Microscopía Electrónica de Barrido (MEB) y microscopía óptica (MO). Se propuso un nuevo modelo matemático de transferencia de masa para determinar los coeficientes de difusión del boro en los recubrimientos de Fe₂B. Se identificó la presencia de recubrimientos de boruro con morfología de dientes de sierra, distribuidas uniformemente por la superficie del sustrato. La composición química y los constituyentes de fase de la capa de boruro se examinaron mediante espectroscopia de dispersión de energía de rayos X (EDS) y análisis de difracción de rayos X (XRD). Como resultado de estos análisis, se detectó la presencia de una capa de boruro monofásica (Fe₂B). Las pruebas de microdureza indicaron que la superficie de la muestra borurada tenía una dureza media de alrededor de 1900 HV. Se realizaron pruebas de desgaste utilizando el método de pin on disc en condiciones de deslizamiento en seco a temperatura ambiente, para evaluar el coeficiente de fricción (COF) de las muestras boruradas (promedio ≈ 0.35) y no tratadas (0.725), obteniéndose un efecto positivo de aproximadamente 200% del recubrimiento borurado sobre la resistencia al desgaste. El modelo matemático se validó empíricamente para dos condiciones de tratamiento suplementarias para 1223 K durante 3 h y 1273 K durante 1.5 h, donde el error porcentual para ambas condiciones se estimó alrededor de 2.5%. Por último, se realizó un análisis ANOVA donde se consideraron los factores de temperatura y tiempo, el estudio sugiere que los factores tienen un efecto significativo sobre la variable dependiente (u), donde la temperatura (T) contribuye con un 64.68%, el tiempo (t) con un 27.37% y la combinación de ambos factores (T×t) con un 5.13%.