Tratamiento de nitruración del acero para moldes H13: control de los parámetros del proceso y análisis de los modos de fallo en moldes para fundición de aluminio
El tratamiento de nitruración mejora la dureza superficial, las propiedades antiadherentes y la resistencia al desgaste del acero para moldes H13. La temperatura de nitruración, el tiempo de mantenimiento, las condiciones del tratamiento térmico previo a la nitruración y la preparación de la superficie determinan la calidad de la capa de nitruración en los moldes para fundición LPDC, por gravedad y por contrapresión CPC.
Composición de la estructura de la capa de nitruración: capa compuesta más capa de difusión. La capa compuesta proporciona propiedades antiadherentes al aluminio; la capa de difusión favorece el gradiente de dureza para evitar el desprendimiento de la capa bajo cargas termomecánicas cíclicas en los moldes para piezas estructurales de vehículos eléctricos.
Especificaciones de la capa objetivo para moldes de fundición de aluminio: profundidad total de nitruración de 0,12-0,20 mm; espesor de la capa compuesta controlado entre 5 y 12 μm. Un espesor excesivo de la capa compuesta conlleva un riesgo de fragilidad bajo ciclos térmicos en los moldes de fundición por contrapresión CPC.
Requisito previo a la nitruración: el sustrato del molde debe haber completado el proceso de temple y revenido. Un sustrato sin revenido o descarburado no puede obtener una capa de nitruración adecuada; la descarburación superficial no puede eliminarse simplemente mediante una nitruración posterior en los moldes de fundición por gravedad.
Intervalo de temperatura de nitruración: 490-530 ℃. Una temperatura inferior a 480 ℃ da lugar a una velocidad de nitruración demasiado baja; una temperatura superior a 550 ℃ provoca el ablandamiento por templado del sustrato, y la dureza global del molde H13 desciende drásticamente en el caso de los moldes de fundición LPDC.
Preparación de la superficie antes de la nitruración: deben eliminarse por completo la textura de pulido, los residuos de aceite, el óxido y la capa de oxidación. La contaminación local por aceite crea un punto ciego sin nitruración, que se convierte en el punto inicial de adherencia del aluminio en los moldes de fundición de aluminio.
Fallo habitual 1: desprendimiento de la capa de nitruración. Principales causas: capa compuesta frágil y excesivamente gruesa; dureza insuficiente del sustrato; tensiones residuales de mecanizado en la superficie; choque térmico severo durante la producción de lotes de piezas estructurales para vehículos eléctricos.
Fallo habitual 2: profundidad de nitruración desigual. Provocado por un flujo de gas deficiente en el interior del horno de nitruración; las cavidades situadas en huecos profundos no alcanzan una profundidad de nitruración suficiente; el defecto de adherencia se produce preferentemente en estas posiciones en los moldes de fundición por contrapresión (CPC).
Prohibiciones tras la nitruración: el esmerilado intenso o el pulido enérgico eliminan la capa protectora de nitruración. Se permite un acabado leve; se debe evitar estrictamente que la profundidad de mecanizado supere los 0,03 mm en la superficie funcional de la cavidad durante el mantenimiento de los moldes de fundición por gravedad.
Restricción sobre la renitruración local: es necesario eliminar por completo la antigua capa de nitruración antes de proceder a la nitruración de reparación. La capa residual de nitruración antigua impide la difusión de nuevos átomos de nitrógeno y provoca una mala adhesión entre la capa nueva y la antigua en la reparación de moldes de fundición LPDC.
Elementos de aceptación in situ: profundidad total de nitruración, espesor de la capa compuesta, dureza superficial e inspección metalográfica de la estructura de la capa. Basarse únicamente en el ensayo de dureza superficial no permite evaluar plenamente la calidad de la nitruración en proyectos de fundición de aluminio.
Recordatorio sobre la adquisición de moldes en el extranjero: definir claramente las especificaciones metalográficas de la nitruración en el plano técnico. Muchos proveedores extranjeros solo garantizan el índice de dureza superficial, ignorando el control del espesor de la capa compuesta y provocando fallos prematuros de adherencia y desprendimiento.
(Número de palabras: 894)
Preguntas frecuentes
P: ¿Cuáles son las dos subcapas de la capa de nitruración completa en el acero para moldes H13?
R: La capa compuesta superficial y la capa de difusión subyacente.
P: ¿Cuál es el rango de profundidad total de nitruración objetivo para la cavidad del molde H13 de fundición de aluminio?
R: Profundidad total de nitruración de 0,12-0,20 mm; capa compuesta de 5-12 μm.
P: ¿Qué consecuencias negativas se producen cuando la temperatura de nitruración supera los 550 ℃ en el acero H13?
R: El sustrato del molde sufre un ablandamiento por templado y la dureza global disminuye significativamente.
P: ¿Por qué no se puede reparar el sustrato del molde descarburado mediante un tratamiento de nitruración?
R: La nitruración no puede eliminar el defecto de descarburación de la superficie del sustrato, por lo que persiste el déficit de rendimiento.
P: ¿Cuáles son las principales causas que provocan el desprendimiento de la capa de nitruración durante el servicio de fundición?
R: Una capa compuesta demasiado gruesa y frágil, baja dureza del sustrato, tensiones residuales y un choque térmico severo.
P: ¿Qué restricciones de tratamiento superficial tras la nitruración deben respetarse en la cavidad del molde?
R: Evitar el esmerilado o pulido intensivo; la eliminación de material en el acabado no debe superar los 0,03 mm.
P: ¿Por qué el ensayo de dureza superficial por sí solo es insuficiente para la aceptación de la capa de nitruración?
R: La dureza no refleja el espesor de la capa compuesta, el estado de adhesión ni la profundidad total de difusión.
