Konwencjonalne całkowite hartowanie nie jest już wystarczające, aby spełnić wysokie wymagania dotyczące odporności na zużycie powierzchniowe oraz wytrzymałości osnowy i udarności form do odlewania ciśnieniowego.
Obróbka wzmacniająca powierzchnię może nie tylko poprawić odporność na zużycie i inne właściwości form odlewniczych, ale także utrzymać wystarczającą wytrzymałość i wytrzymałość podłoża, zapobiegając przyklejaniu się stopionego metalu do formy i korozji. Pozwala to bardzo skutecznie poprawić kompleksową wydajność form odlewniczych, zaoszczędzić elementy stopowe, znacznie obniżyć koszty, w pełni wykorzystać potencjał materiałów i lepiej wykorzystać nowe materiały.
Praktyka produkcyjna wykazała, że obróbka wzmacniająca powierzchnię jest ważnym środkiem poprawiającym jakość form odlewniczych i przedłużającym ich żywotność. Procesy obróbki wzmacniającej powierzchnię powszechnie stosowane w formach odlewniczych obejmują nawęglanie, azotowanie, współnawęglanie azotem i węglem, borowanie, chromowanie i infiltrację aluminium.
1. Karbonizacja
Karbonizacja jest obecnie szeroko stosowaną metodą chemicznej obróbki cieplnej w przemyśle mechanicznym. Charakterystyka procesu jest następująca: niskostopowa stal matrycowa o średniej do niskiej zawartości węgla i wysokostopowa stal matrycowa o średniej do wysokiej zawartości węgla są podgrzewane do temperatury 900 stopni -930 w ośrodku aktywnym (środku nawęglającym) w celu karbonizacji, umożliwiając atomom węgla penetrację warstwy powierzchniowej matrycy. Następnie przeprowadza się hartowanie i odpuszczanie w niskiej temperaturze, aby nadać powierzchni i rdzeniu matrycy inny skład, strukturę i właściwości.
Karbonizacja dzieli się na nawęglanie stałe, nawęglanie ciekłe i nawęglanie gazowe. Ostatnio rozwinęło się również w nawęglanie w kontrolowanej atmosferze, nawęglanie próżniowe i nawęglanie jonami benzenu.
2. Azotowanie
Proces przenikania azotu do powierzchni stali nazywany jest azotowaniem stali. Azotowanie może zapewnić częściom formy wyższą twardość powierzchniową, odporność na zużycie, odporność na zmęczenie, twardość czerwoną i odporność na korozję niż nawęglanie. Ze względu na niską temperaturę azotowania (500-570 stopni) odkształcenia części formy po azotowaniu są stosunkowo niewielkie.
Metody azotowania obejmują azotowanie stałe, azotowanie ciekłe i azotowanie gazowe. Obecnie szeroko stosowane są nowe technologie takie jak azotowanie jonowe, azotowanie próżniowe, elektrolityczne azotowanie katalityczne i azotowanie wysokiej częstotliwości, które skracają czas azotowania i pozwalają uzyskać wysokiej jakości warstwy azotujące.
3. Współinfiltracja azotu i węgla
Współinfiltracja azotem i węglem to niskotemperaturowy proces współinfiltracji azotu i węgla (530 stopni -580 stopni), podczas którego jednocześnie infiltruje azot i węgiel do ośrodka zawierającego węgiel aktywny i atomy azotu, przy czym główną metodą jest infiltracja azotu. Kruchość warstwy współinfiltracji azotu i węgla jest niewielka, a czas współinfiltracji jest znacznie krótszy niż czas azotowania. Po współdyfuzji azotu i węgla można znacznie poprawić odporność na zmęczenie cieplne form odlewniczych.
Surowe warunki pracy wymagają, aby formy odlewnicze miały dobre właściwości mechaniczne w wysokich temperaturach, odporność na zmęczenie na zimno i na gorąco, odporność na erozję ciekłego metalu, odporność na utlenianie oraz wysoką hartowność i odporność na zużycie. Obróbka cieplna jest głównym procesem produkcyjnym determinującym te właściwości.
Obróbka cieplna form odlewniczych polega na zmianie mikrostruktury stali tak, aby powierzchnia formy uzyskała wysoką twardość i odporność na zużycie, a rdzeń zachował nadal wystarczającą wytrzymałość i udarność oraz skutecznie zapobiegał przywieraniu roztopionego metalu do formy i korodujące. Wybór odpowiednich procesów obróbki cieplnej może zmniejszyć ilość odpadów i znacznie poprawić żywotność form.
