Аналізом літератури щодо процесів поверхневого легування установлено, що для одержання виливка з диференційованими властивостями поверхні доцільно використовувати не чисті метали (особливо коли температура їх плавлення значно перевищує температуру плавлення вуглецевої сталі), а їх лігатури або феросплави.

Незважаючи на великі відомості по застосуванню поверхневого легування для підвищення зносостійкості литих деталей, питання про жаростійке поверхневе легування залишається маловивченим.

Проте процес поверхневого легування виливків безпосередньо в ливарній формі не отримав широкого промислового використання. Цьому перешкоджає незначна товщина легованого шару, дефекти поверхні (раковини, неметалеві вкраплини), нестабільність хімічного складу і властивостей, відсутність надійної і простої технології виготовлення виливків з легованою поверхнею. Очевидно це можна пояснити недостатньою вивченістю механізму процесів, які відбуваються на межі виливок-покриття.

Авторами досліджені процеси жаростійкого поверхневого легування з використанням деяких феросплавів. Такі дослідження дали позитивні результати і підтвердили доцільність використання феросплавів в якості наповнювачів легуючих покриттів. Це дозволило продовжити дослідження в цьому напрямку.

Практичний інтерес представляють дослідження властивостей легованого шару в зв’язку з тим, що механізми утворення легованого шару дещо відрізняються залежно від товщини легувального покриття та гранулометричного складу його компонентів. Різні пояснення причин, що призводять до виникнення дефектів у поверхневому легованому шарі, вказують на необхідність досконалого вивчення умов їх утворення та пошуку заходів для їх попередження.

В якості вихідних матеріалів для дослідження процесів жаростійкого поверхневого легування обрані порошки ферохрому ФХ200 і алюміній, так як ці матеріали найбільшою мірою сприяють підвищенню окалиностійкості сплавів на основі заліза. Вибір марки ферохрому обумовлений його температурою плавлення (1530 °С).

Легувальне покриття наносили на стрижні, виготовленні із рідкоскляної суміші. Після охолодження стрижнів на них наносили легувальне покриття певного складу і товщини. Після охолодження блоки зразків видаляли із форми, аналізували візуально процеси легування, очищали зразки від пригару, розбивали на частини і здійснювали попереднє оброблення їх на обдирних верстатах. Технологія виготовлення зразків дозволяє одночасно в одній формі дослідити до 10 легувальних покриттів.

Результати досліджень показали, що окалиностійкість легованого шару на порядок вище окалиностійкості вуглецевої сталі. Це підтверджує можливість і доцільність процесу поверхневого легування.

Кращі захисні властивості маєє легований шар, отриманий при нанесенні легуючого покриття на основі ферохрому, так як утворена на поверхні зразка при високих температурах оксидна плівка Cr₂O₃ є більш щільною і важче відшаровується від поверхні. Добавки алюмінію викликають утворення комплексної плівки, до складу якої входять оксиди Al₂O₃, що володіють меншою здатністю до утримування поверхні зразка і можуть періодично відшаровуватися від поверхні, даючи можливість утворюватися новим оксидам алюмінію.

Легований шар, отриманий при нанесенні легувального покриття на основі хрому, має досить високу окалиностійкість, але має обмежену товщину. Виливки з таким легованим шаром можуть використовуватися для роботи при температурах до 1000 °С.

Легувальні покриття на основі порошку алюмінію забезпечують отримання легованого шару достатньої товщини з рівномірним розподілом легувального елемента, однак окалиностійкість такого шару нижча, хоча і залишається високою. Тому виливки з таким легованим шаром можуть довго працювати лише при температурах до 900 °С.

Таким чином, застосування легувальних покриттів на основі лігатури хром-алюміній-залізо є перспективним для отримання легованого шару, що володіє високою окалиностійкістю, але вимагає більш високої температури перегріву металу перед заливанням у форми. Такий метод може бути використаний для отримання легованого шару на виливках, виготовлених із сталей, що містять знижену кількість хрому (18...20%).