进行渗硼动力学的研究，首先要在不同渗硼温度和时间进行渗硼处理。渗硼结束后，对试样进行清洗、镶嵌、抛光、腐蚀后，测量渗层厚度。

渗硼层厚度可根据JB/T 7709—2007进行测量。按照钢的含碳量不同分为三种不同测量方式，测量公式及示意图见表1.1 [3]。

表1.1  不同类型渗硼层厚度测量方法

适应类型 含碳量（%） 形貌特征 计算公式 示意图

Ⅰ Ⅱ ≤0.35 渗层呈指状，峰谷相差很大 h=(谷1+谷2+谷3+谷4+谷5)/5

Ⅲ Ⅳ 0.35~0.60 渗层呈指状，峰谷明显 h=[(峰1+谷1)/2+(峰2+谷2)/2+(峰3+谷3)/2+(峰4+谷4)/2+(峰5+谷5)/2]/5

Ⅴ >0.60 深层整齐呈齿状，峰谷不明显 h=(h1+h2+h3+h4+h5)/5

通过所得的渗硼层厚度，就可以做出不同钢种的渗硼层生长动力学曲线（渗硼层厚度与时间、温度的关系）以及渗硼层等厚度图。

近年来在进行渗硼动力学研究中，开始采用另外一种方法——渗硼层面积法。用金相显微成像系统观察拍摄渗层组织，用计算机软件计算出观测的渗硼层的面积（渗硼工件表面形成的Fe2B或FeB+ Fe2B化合物层的厚度），用观测的渗硼层面积除以渗硼层长度，得到渗层厚度。用扩散层厚度，配合扩散时间以及扩散温度等参数研究硼在钢中的扩散动力学。

渗硼层生长是依靠硼原子的扩散来完成的，硼原子扩散由Fe2B 和 Fe 界面化学反应速度，以及硼原子在 Fe2B中的迁移速度两个因素所控制。所以由Fick扩散第二定律[4] 可知,渗层厚度的平方与扩散时间成正比 ,即:

                                 （1.1）

式中    d——渗硼层厚度，m

K——生长速率常数，m 2/ s 

t——时间，s

将渗硼层厚度的平方值与渗硼时间作图，拟合后所得的直线斜率即为K值。

再根据 Arrhenius公式, K与扩散温度的关系如式1.2所示：

                            （1.2）

式中    Q——硼的平均扩散激活能，J/mol

K——生长速率常数，m2/s

K0——常数

R——气体常数，J/ (mol·K)

T——温度，K

将Arrhenius公式两边取自然对数得: 

                          （1.3）

由式（1.3）可看出 ,平均扩散激活能Q取决于lnK与1/T作图后直线的斜率。因此，通过将lnK与1/T作图所得直线的斜率即可算出平均扩散激活能Q。

1.3  固体渗硼技术国内外的研究与应用

  根据固体渗硼技术的特点，国内外主要应用于以下两个方面：

    (1)提高材料的耐腐蚀性，延长工件的使用寿命。硼化物层具有很强的抗酸、碱、盐腐蚀的能力，并且何其组织致密度有关，硼化物层组织越致密、孔洞越少，其耐蚀性能就越强[5]。

    (2)提高工件耐磨减磨的作用。渗硼层除了具有高的硬度外，还具有较小的摩擦系数，可以较好的减磨、润滑。并且还可以耐疲劳磨损、耐粘着磨损、防粘结、抗咬合等，这使其在处理耐磨表面时有着巨大的作用。