材料表面的渗硼是近些年发展起来的通过活性硼原子高温反应扩散过程在材料表面得到硼化物层的一种化学热处理工艺，能使材料表面获得高的抗载荷、抗磨损、抗腐蚀和抗气蚀等优异的性能的，具有很大的研究价值和应用前景。是否能得到性能优异的渗硼层，与诸多因素有关，如何通过控制渗硼剂和渗硼参数，达到控制渗硼层组成、厚度和性能的目的，成为渗硼研究的关键问题，也是渗硼动力学研究的根本目的。本文以物质守恒定律、Fick扩散定律和抛物线生长规律为理论基础，建立碳钢渗硼动力学模型，结合渗硼实验，计算渗硼生长速率常数、渗硼孕育期、扩散系数和扩散激活能，预测一定工艺参数下的渗硼层厚度、组成和形态。　　低中碳钢渗硼结果显示，渗硼层主要由Fe2B单相组成，显微形貌为锯齿形，且随着基体碳含量的增加，渗硼层锯齿形貌尖锐度下降，渗层趋向平滑细密。碳钢渗层过渡区域厚度由渗层对碳原子的排斥作用和基体对碳原子的接纳能力共同决定，因此碳含量适中的中碳钢（40钢）渗层与基体之间的过渡区域最为明显，厚度最大。随着基体碳含量的增加，硼原子在渗层中的扩散激活能增大，且呈抛物线增长。　　合金钢渗硼形貌分析结果显示，在基体碳含量相当的情况下，Cr和Ni合金元素的加入影响到钢铁渗硼层微观组织形貌，使渗层齿状尖锐度略有降低。Cr和Ni均会降低C在过渡区的浓度，从而使过渡区域厚度减小，Cr元素对过渡区厚度影响尤其明显。对渗层进行XRD和EDS分析结果显示，钢中Cr和Ni合金元素以硼化物Cr2B和Ni2B的形式均匀分布于渗硼层中，对渗硼过程硼原子在Fe2B层中的扩散起到很大的阻碍作用，因此，硼原子在40Cr和40CrNi中的扩散激活能远远大于碳含量相近的40钢。　　用扩散模型计算的理论渗层厚度与通过实验获得的相同渗硼工艺下的实验渗层厚度进行对比，结果十分吻合，表明基于扩散理论的碳钢渗硼动力学模型具有很好的准确性和可靠性。