1. Repositorio Digital IPN
  2. Área Central
  3. Secretaría de Investigación y Posgrado
  4. Acervo Institucional
  5. Mediateca
Por favor, use este identificador para citar o enlazar este ítem: http://repositoriodigital.ipn.mx/handle/123456789/14384
Título : Evaluación de modelos cinéticos para estimar el crecimiento de capas duras tipo Fe2B en un acero AISI 1018 sometido al proceso de borurización en polvo
Autor : DR. CAMPOS SILVA, IVÁN ENRIQUE
ING. NAVA SÁNCHEZ, JOSÉ LUIS
Palabras clave : modelos cinéticos
capas duras
tipo Fe2B
acero AISI 1018
proceso de borurización
Fecha de publicación : 13-oct-2011
Resumen : In this work, the growth kinetics of Fe2B layers formed at the surface of AISI 1018 borided steels was evaluated. The formation of the boride layers was carried out by means of powder pack-boriding at different temperatures and exposure times. Six different models were used in the evaluation of the Fe2B growth in the surface of AISI 1018 borided steel. The models (Paraboloid, Gaussian and Lorentzian) are based in the Response Surface Methodology (RSM). The fourth model, denominated kinetic model, was established considering the parabolic growth law, and taking into account the boride incubation time at the surface layer. The fifth model (least-square approach) estimated the evolution of the Fe2B layer according to the linear regression. Finally, the sixth model was developed through the mass balance equation at the Fe2B/substrate interface. The different models were validated for the growth kinetics of the Fe2B layer in the range of boriding temperatures with 7 h of exposure, and the theoretical results were compared with experimental data. In addition, contour diagrams were performed from the experimental parameters of boriding temperature, exposure time and boride layer thicknesses to automate the thermochemical treatment on AISI 1018 borided steels. The diffusion model that considers the mass balance equation at the Fe2B/substrate interface presented a good agreement with the experimental Fe2B layer thicknesses with an error of 2.89%.
Descripción : En el presente trabajo se evalúa la cinética de crecimiento de capas de boruros de hierro tipo Fe2B, sobre un acero AISI 1018 empleando diferentes modelos cinéticos. El endurecimiento superficial del acero se realizó por el proceso de borurización en polvo, a las temperaturas de 1123, 1173, 1223 y 1273 K con tiempos de exposición de 1, 3, y 5 h para cada temperatura de tratamiento. La cinética de crecimiento de las capas duras tipo Fe2B se estableció a partir de seis modelos denominados: Paraboloide, Gaussiano, Lorentziano, mínimos cuadrados, tradicional y un modelo que considera la ecuación de balance de masa en la interface de crecimiento Fe2B/substrato. Todos los modelos consideran que la evolución de crecimiento de la capa borurada se establece a partir de la ley de crecimiento parabólico, tomando en consideración los tiempos de incubación del boruro de hierro en la superficie de un acero AISI 1018. Los modelos cinéticos Paraboloide, Lorentziano y Gaussiano se basan en la metodología de superficies de respuesta. Esta estrategia experimental permite estimar las condiciones óptimas de algún proceso, mediante funciones polinomiales para efectuar una aproximación práctica de la función real. Para el presente trabajo, las variables que se utilizaron para evaluar estos modelos fueron: el tiempo de tratamiento, la temperatura del tratamiento y el espesor de la capa Fe2B formada en la superficie de un acero AISI 1018. El modelo de mínimos cuadrados permitió encontrar la ecuación de una recta partir de los datos experimentales del tiempo de tratamiento, temperatura de exposición y el espesor de la capa formada en la superficie del acero en función de los parámetros experimentales mencionados. En adición, el modelo cinético tradicional utiliza la ley de crecimiento parabólico que describe la evolución del espesor de capa en función del tiempo de tratamiento. La constante de crecimiento parabólico k , obtenida por el modelo cinético, permite evaluar el crecimiento de las capas Fe2B en función de las temperaturas de tratamiento empleando una ecuación tipo Arrhenius. El modelo que considera la ecuación de balance de masa en la interface de crecimiento Fe2B/substrato se genera a partir de un perfil de concentración de boro para una difusión controlada de Fe2B. La concentración de boro en la capa Fe2B depende de la posición x(t) y del tiempo t , considerando que el crecimiento del boruro sobre la superficie del acero AISI 1018 obedece a ley de crecimiento parabólico l k t . El modelo permite estimar el coeficiente de difusión de boro en la capa Fe2B ( Fe2B D ) en función de las temperaturas de tratamiento. El modelo se extendió para estimar los espesores de la capa Fe2B en función del tiempo de exposición y la temperatura de tratamiento. Finalmente, los espesores de capa Fe2B son propuestos a partir de diagramas de contorno, que considera la temperatura de tratamiento y el tiempo de exposición. Los diagramas de contorno reflejan que el modelo que considera la ecuación de balance de masa en la interface de crecimiento Fe2B/substrato es el mejor de los seis modelos propuestos, presentando una buena estimación de los espesores de la capa Fe2B con un error del 2.89 %, en comparación con los datos obtenidos experimentalmente.
URI : http://www.repositoriodigital.ipn.mx/handle/123456789/14384
Aparece en las colecciones: Mediateca

Ficheros en este ítem:
Fichero Descripción Tamaño Formato  
SEPI ESIME UA.pdfEvaluación de modelos cinéticos para estimar el crecimiento de capas duras tipo Fe2B en un acero AISI 1018 sometido al proceso de borurización en polvo3.77 MBAdobe PDFVisualizar/Abrir
Mostrar el registro Dublin Core completo del ítem


Los ítems de DSpace están protegidos por copyright, con todos los derechos reservados, a menos que se indique lo contrario.