Formas de representación del transporte de nitrógeno atómico en el sistema Fe-N: Estudio del estado estacionario en un proceso de nitruración post-descarga

摘要

Se considera un modelo de difusión con frontera libre que describe el proceso de nitruración post-descarga en una muestra de hierro, bajo la suposición que el proceso no depende de las direcciones espaciales paralelas a la superficie de la muestra sino únicamente de la dirección ortogonal a la superficie. Suponiendo además que la profundidad de la muestra es finita, se proponen diferentes condiciones de contorno en la base y se analiza la existencia y unicidad de estados estacionarios para el modelo propuesto. El estudio de los posibles estados estacionarios bajo la suposición de que los coeficientes de difusión tienen "un cierto comportamiento cualitativo" como función de la concentración de nitrógeno en las respectivas capas, conduce a la obtención explícita de expresiones analíticas para los perfiles de concentración en cada capa. Estas diferentes expresiones pueden ser utilizadas junto con mediciones de la concentración de nitrógeno en las diferentes capas durante el estado estacionario para determinar cual de ellas responde específicamente a una situación concreta dada y, posteriormente con una medición adicional de flujo es posible determinar la expresión explícita de los coeficientes de difusión como función de la concentración en cada capa. De esta forma se propone un método teóricamente fundamentado, que junto con mediciones de las concentraciones y flujo de nitrógeno a diferentes profundidades, nos permite obtener expresiones analíticas para los perfiles de concentración y los coeficientes de difusión como funciones de la concentración sin necesidad de asumir a priori un comportamiento prefijado.