La tempra complessiva convenzionale non è più sufficiente a soddisfare i requisiti di elevata resistenza all’usura superficiale e di resistenza della matrice e tenacità degli stampi per pressofusione.
Il trattamento di rinforzo superficiale può non solo migliorare la resistenza all'usura e altre proprietà degli stampi per pressofusione, ma anche mantenere una resistenza e una tenacità sufficienti del substrato, impedendo al tempo stesso che il metallo fuso si attacchi allo stampo e si corroda. Ciò è molto efficace per migliorare le prestazioni complessive degli stampi per pressofusione, risparmiare elementi in lega, ridurre significativamente i costi, sfruttare appieno il potenziale dei materiali e utilizzare meglio i nuovi materiali.
La pratica di produzione ha dimostrato che il trattamento di rinforzo superficiale è una misura importante per migliorare la qualità degli stampi per pressofusione e prolungarne la durata. I processi di trattamento di rinforzo superficiale comunemente utilizzati per gli stampi per pressofusione comprendono cementazione, nitrurazione, cocarburazione con azoto e carbonio, boronizzazione, cromatura e infiltrazione di alluminio.
1. Carbonizzazione
La carbonizzazione è attualmente un metodo di trattamento termico chimico ampiamente utilizzato nell’industria meccanica. Le caratteristiche del processo sono le seguenti: l'acciaio per stampi a bassa lega con un contenuto di carbonio medio-basso e l'acciaio per stampi ad alta lega con un contenuto di carbonio medio-alto vengono riscaldati a 900 gradi -930 gradi in un mezzo attivo (agente cementante) per la carbonizzazione, consentendo agli atomi di carbonio di penetrare nello strato superficiale dello stampo. Quindi, vengono eseguiti lo spegnimento e il rinvenimento a bassa temperatura per conferire alla superficie e al nucleo dello stampo composizioni, strutture e proprietà diverse.
La carbonizzazione è divisa in cementazione solida, cementazione liquida e cementazione gassosa. Recentemente, si è sviluppata anche nella cementazione in atmosfera controllata, nella cementazione sotto vuoto e nella cementazione con ioni benzene.
2. Nitrurazione
Il processo di infiltrazione di azoto nella superficie dell'acciaio è chiamato nitrurazione dell'acciaio. La nitrurazione può fornire alle parti dello stampo una maggiore durezza superficiale, resistenza all'usura, resistenza alla fatica, durezza rossa e resistenza alla corrosione rispetto alla cementazione. A causa della bassa temperatura di nitrurazione (500-570 gradi), la deformazione delle parti dello stampo dopo la nitrurazione è relativamente piccola.
I metodi di nitrurazione comprendono la nitrurazione solida, la nitrurazione liquida e la nitrurazione gassosa. Attualmente, sono ampiamente applicate nuove tecnologie come la nitrurazione ionica, la nitrurazione sotto vuoto, la nitrurazione catalitica elettrolitica e la nitrurazione ad alta frequenza, che riducono il tempo di nitrurazione e ottengono strati di nitrurazione di alta qualità.
3. Co-infiltrazione di azoto e carbonio
La coinfiltrazione di azoto e carbonio è un processo di coinfiltrazione di azoto e carbonio a bassa temperatura (530 gradi -580 gradi) che infiltra simultaneamente azoto e carbonio in un mezzo contenente carbone attivo e atomi di azoto, con l'infiltrazione di azoto come metodo principale. La fragilità dello strato di co-infiltrazione di azoto-carbonio è ridotta e il tempo di co-infiltrazione è molto più breve del tempo di nitrurazione. Dopo la co-diffusione di azoto e carbonio, le prestazioni di fatica termica degli stampi per pressofusione possono essere notevolmente migliorate.
Le dure condizioni di lavoro richiedono che gli stampi per pressofusione abbiano buone proprietà meccaniche alle alte temperature, resistenza alla fatica a freddo e caldo, resistenza all'erosione del metallo liquido, resistenza all'ossidazione ed elevata temprabilità e resistenza all'usura. Il trattamento termico è il principale processo produttivo che determina queste proprietà.
Il trattamento termico degli stampi per pressofusione consiste nel modificare la microstruttura dell'acciaio, in modo che la superficie dello stampo ottenga elevata durezza e resistenza all'usura, mentre il nucleo abbia ancora sufficiente resistenza e tenacità e impedisca efficacemente al metallo fuso di attaccarsi allo stampo e corrosivo. La scelta di processi di trattamento termico adeguati può ridurre gli sprechi e migliorare significativamente la durata degli stampi.
