Model for Predicting Microhardness Profiles of Steel after Nitriding - Hork̀ V.; Hrub<U+00FD> V.; Mrz̀kov ̀T; University of Defence
El proceso de nitruracin̤ por plasma produce una capa dura y delgada cerca de la superficie del material nitrurado. El grosor de la capa difusa, producida en el curso de este proceso, es de entre 0,001 y 0,6 mm. El artc̕ulo presenta un estudio de la influencia de la temperatura, la presin̤ y el tiempo de nitruracin̤ en los perfiles de microdureza del acero. El modelo de difusin̤ transitoria unidimensional se aplica a una fina capa nitrurada. Esto permite predecir la distribucin̤ de la dureza del material dentro de la capa cercana a la superficie en funcin̤ del tiempo para un coeficiente de difusin̤ de nitrg̤eno modificado. Se considera la dependencia de la temperatura y la presin̤ del coeficiente de difusin̤. Por lo tanto, el modelo implica las tasas de reaccin̤ de la formacin̤ de los nitruros. La solucin̤ obtenida de esta manera se compara con los datos experimentales para una disminucin̤ de la dureza en funcin̤ de la profundidad y el tiempo, hasta que se alcanza la dureza del nc͠leo.1. Introduccin̤La nitruracin̤ por plasma es un tratamiento relacionado con la difusin̤ con el objetivo de aumentar la dureza de la superficie del acero. La nitruracin̤, como proceso de accin̤ qum̕ica del nitrg̤eno gaseoso, provoca una creacin̤ de nitruros en la capa superficial del material. La tecnologa̕ de nitruracin̤ se utiliza ampliamente para aumentar la dureza superficial, la resistencia a la fatiga, as ̕como la proteccin̤ contra la corrosin̤. El espesor y la composicin̤ de una capa superficial vienen dados por el curso de la difusin̤ del nitrg̤eno en la microestructura de un material nitrurado y por el sistema de reacciones qum̕icas que se producen durante el proceso de nitruracin̤. El proceso de nitruracin̤ se ve afectado por la temperatura, la presin̤ y el tiempo de nitruracin̤.La difusin̤ molecular se denomina penetracin̤ de molčulas o t̀omos en un material debido a un gradiente de concentracin̤ molar c. La difusin̤ en estado inestable describe la segunda ley de difusin̤ de Fick que determina la distribucin̤ de la concentracin̤ durante la difusin̤ transitoria en la formaFr̤mula (1)donde D es el coeficiente de difusin̤ que expresa la capacidad de las partc̕ulas para difundirse en el material. Este coeficiente es una funcin̤ de la temperatura y la presin̤.La integracin̤ de esta ecuacin̤ con respecto a las condiciones iniciales y de frontera se utiliza para determinar la distribucin̤ de la concentracin̤ dentro de un material. Existen numerosas soluciones analt̕icas de la Ec. (1) para la difusin̤ unidimensional dependiente del tiempo. Tales soluciones estǹ dadas por Crank [1] y Carslaw y Jaeger [2].La solucin̤ prc̀ticamente importante para la difusin̤ es a travš de un sl̤ido semi infinito con una concentracin̤ superficial constante. Condiciones lm̕ites: para τ = 0, c = c0 y para τ > 0, c = cs en x = 0 y c = c0 en x = ∞ (ver Fig. 1). La aplicacin̤ de estas condiciones lm̕ite para una superficie plana da como resultado la solucin̤