Revestimento TD de Aços para Moldes com Carboneto de Vanádio
O processo Toyota Diffusion, geralmente abreviado como TD, forma uma camada de carboneto em um aço para moldes a partir do carbono que já está no aço. Vanádio, nióbio ou cromo são transportados em um banho de sal de bórax fundido, o carbono difunde-se do substrato e um carboneto como VC, NbC ou Cr7C3 forma-se na superfície. Como a camada se liga ao substrato por meio de uma reação e não por adesão, os revestimentos TD são usados onde um molde precisa resistir simultaneamente a engripamento, agarramento e desgaste. A temperatura do banho é escolhida para corresponder à temperatura de têmpera do aço para moldes, o que faz o processo se encaixar em uma rota de têmpera em vez de sucedê-la.
Como o revestimento é formado
O banho é um sal de bórax que transporta compostos, geralmente ferro-ligas, de elementos formadores de carboneto, como vanádio, nióbio e cromo. A camada de carboneto forma-se por meio de uma reação química entre esses elementos dissolvidos no bórax fundido e o carbono no substrato, e espessa-se à medida que o carbono difunde do interior do molde para a camada superficial externa. O resultado descrito pela fonte é boa cobertura superficial e um revestimento de carboneto fortemente ligado à face do molde.
O ciclo em um molde de H13
Os moldes a serem tratados são desengraxados, imersos no banho de sal de carboneto por um tempo determinado, temperados para endurecimento do núcleo, revenidos e lavados em água quente para remover qualquer sal residual. A temperatura do banho é selecionada para conformar-se à temperatura de têmpera do aço para moldes. Para o H13, o banho opera entre 1000 e 1050 °C (1830 e 1920 °F), que é a temperatura de austenitização dessa classe, de modo que o molde é temperado a partir do mesmo calor que forma o revestimento. A espessura do revestimento é controlada pela temperatura do banho e pelo tempo de imersão. Uma imersão de 4 a 8 h é o que a fonte cita para o H13 para atingir a camada de 5 a 10 µm usada em fundição sob pressão. Os moldes são então retirados do banho e resfriados em óleo e sal ou ao ar para endurecimento do núcleo, seguido de revenimento.
Classes revestidas e dureza do revestimento
Os aços ferramenta revestidos citados pela fonte são H12 e H13. Ambos são relatados como apresentando alta dureza e excelente resistência ao desgaste, agarramento, corrosão e oxidação, e resistência a trincas, descamação e fissuração térmica também é alegada para a superfície revestida. A dureza do revestimento depende de qual carboneto se forma na superfície. O carboneto de vanádio é o mais duro dos três, com 3500 HV, o carboneto de nióbio fica em 2800 HV e o carboneto de cromo é o mais macio, com 1700 HV. Para comparação, um molde de H13 temperado convencionalmente opera na faixa de 45 a 50 HRC, de modo que a camada na face do molde é várias vezes mais dura que o corpo do molde que a sustenta.
O que esses números pressupõem
A espessura, a temperatura do banho e o tempo de imersão vêm de uma única fonte publicada, e um ciclo real é definido pelo fornecedor do sal e pela forma do molde. Cavidades profundas, furos cegos e núcleos longos e finos são mais difíceis de cobrir uniformemente do que uma face plana de molde, e a camada é fina o suficiente para que uma retífica posterior na face do molde a remova. Como o molde é temperado e revenido após o revestimento, a distorção e a dureza final do núcleo devem ser planejadas junto com o revestimento, não depois dele. Confirme o ciclo e a sobremetal para a camada antes que o TD entre em uma ficha de rota.
Fonte: ASM Handbook, Volume 5, Surface Engineering, ASM International, 1994.