Service life of a pressure mould with heat-barrier and anti-erosion coating

Vida útil de un molde a presión con barrera térmica y revestimiento antierosión

El presente trabajo trata de la determinación de la causa del desgaste de un molde a presión procesado térmicamente y nitrurado con recubrimiento de (Ti, Al)(C, N). Se comprobó que la vida útil del revestimiento de (Ti, Al)(C, N) no se veía afectada ni por las irregularidades de la superficie del sustrato ni por la presencia de inclusiones no metálicas. Cabe suponer que el uso de un revestimiento más grueso puede ser favorable para mitigar el efecto de los cambios bruscos de temperatura del molde durante el vertido y el enfriamiento de la superficie del molde.

INTRODUCCIÓN

El aumento de la vida útil del molde a presión se traduce directamente en una reducción de los costes de producción de la fundición. Algunos trabajos recientes dedicados a este tema exploran la idea de aplicar un recubrimiento de (Ti, Al)(C, N) sobre la superficie del molde a presión que constituya una barrera térmica y antierosión. Estos revestimientos aumentan la lisura del molde, lo que se traduce en una buena calidad de la superficie de colada. Aunque los fundidores están muy interesados en este método para prolongar la vida útil de los moldes, hasta la fecha siguen disponiendo de una selección muy limitada de datos comparativos relativos a la durabilidad de los moldes [1-7]. Por esta razón, el ensayo descrito en este trabajo se centró en el establecimiento de la causa de los daños de un molde de presión fabricado con acero para trabajo en caliente procesado térmica y termoquímicamente y provisto de revestimiento de (Ti, Al)(C, N).

EXPERIMENTO, DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS

El molde de presión se fabricó con un acero para herramientas de trabajo en caliente de la siguiente composición 0,55 % C, 1,68 % Si, 6,35 % Cr, 1,73 % Mo, 1,39 % V, el resto Fe. En el estado inicial, la estructura del acero consistía en pequeños carburos de aleación esferoidales equidistantes en una matriz de ferrita de grano fino. La dureza del acero era de ~230 HB. Partes de las matrices de fundición a presión se templaron en aceite a partir de 1 020 °C. El tiempo de austenitización fue de 30 min. El revenido se realizó dos veces a 620 °C durante 50 min. seguido de enfriamiento en aire. En este estado, la estructura del acero consistía en pequeños carburos de aleación esferoidales igualmente espaciados en una martensita templada a alta temperatura. La dureza del material tras el tratamiento térmico era de 44 ± 1 HRC. Después de este tratamiento térmico, las piezas de la matriz se pulieron con papel abrasivo de grano fino y, a continuación, se perfiló su geometría superficial con un chorro de agua que contenía un 20% en peso de polvo de Al₂O₃. Este tratamiento se realizó durante ~3 min, utilizando una presión de chorro de ~2,5 bar. Los parámetros de la estructura geométrica se midieron en el TalyScan 150 de la marca Taylor Hobson con el software TayMap Expert v.2.0.15. La sección medida fue de 1 mm.