摘要:QPQ鹽浴復合處理是一種新的金屬鹽浴表面強化改性技術(shù)。“ QPQ”為英語(yǔ)中“Quench-Polish-Quench”字頭的縮寫(xiě),是鹽浴氮碳共滲和鹽浴氧化-拋光-二次鹽浴氧化工藝的復合,金屬在兩種不同性質(zhì)的低溫熔融鹽浴中作復合處理,以使多種元素同時(shí)滲入金屬表面,形成由幾種化合物組成的復合滲層,使金屬表面得到強化改性,同時(shí)還可以做到全工藝過(guò)程無(wú)公害,這就是鹽浴復合處理技術(shù)。
QPQ滲層表面平整,QPQ處理后試樣的表面硬度在600 -1200 HV,相當于HRC65-72,而且氮化后的高強度和高耐磨性保持到500-600℃,都不會(huì )發(fā)生顯著(zhù)的變化,基體硬度為HV0.1500的試樣,經(jīng)QPQ處理試樣的最小磨損量?jì)H為基體磨損量的1/6,且其摩擦系數也最小,隨著(zhù)氧化時(shí)間的延長(cháng),腐蝕電位逐漸升高,耐蝕性能逐漸提高。
1 試驗
3Cr2W8V鋼是常用的壓鑄磨具鋼,被廣泛應用于壓鑄模、熱擠壓模、熱鍛模等, 具有良好的鍛造工藝性能、機械加工工藝性能及熱處理工藝性能
QPQ技術(shù)的工藝過(guò)程為:裝夾—去油清洗—預熱—鹽浴氮碳共滲—鹽浴氧化—冷卻清洗一烘干一拋光—二次氧化—清洗—干燥—浸油—包裝
QPQ鹽浴復合處理后鋼表面形成的滲層形貌由外向內依次為疏松層、氧化膜、化合物層、擴散層和基體?;衔飳邮荙PQ鹽浴復合處理技術(shù)所形成的滲層中最重要的部分,對滲層的耐磨性和抗蝕性都起主導作用,在采用普通腐蝕劑浸蝕時(shí),與基體和擴散層相比,化合物層不容易被腐蝕,在顯微鏡下觀(guān)察常常呈白亮狀態(tài),俗稱(chēng)“白亮層”,擴散層是化合物層與基體之間那層暗黑色組織.由于氮的濃度由表面向中心逐 漸降低,到化合物層與擴散層交界處,氮的濃度下 降到不足以形成化合物,而只能形成氮在a -Fr 晶格中的固溶體.由于它的抗蝕性不高,所以在顯微鏡下呈暗黑色.工件經(jīng)過(guò)氮化工序處理后在氧化鹽浴中保溫時(shí)會(huì )在表面形成氧化膜,這種氧化膜只有在氮化處理的表面才比較容易形成。
中性鹽霧實(shí)驗圖片
經(jīng)QPQ處理后產(chǎn)品表面獲得Fe2-3N化合物層和Fe3O4氧化膜,腐蝕電位逐漸升高,耐蝕性能逐漸提高,QPQ處理后試樣的腐蝕電率降低,不易受腐蝕在中性鹽霧實(shí)驗400h小時(shí)后仍能達到9級標準。
2 結論:
1: QPQ鹽浴復合處理以后在鋼的表面所形成的滲層由外向內依次為疏松層、氧化膜、化合物層、擴散層和基體。
2:QPQ處理后試樣的表面硬度在600 - 1050 HV,滲層的顯微硬度沿層深方向先升高后降低,這是因為化合物層外存在疏松層,而疏松層的硬度顯著(zhù)低于化合物層硬度。
3:3Cr2W8V鋼基體試樣的磨損量為 18.6 mg.經(jīng)QPQ處理試樣的最小磨損量為 10.5mg,其QPQ處理工藝為氮碳共滲溫度為 570 ℃、氮碳共滲時(shí)間為1.5h,其磨損量約為基體 試樣磨損量的1/2,且其摩擦系數也顯著(zhù)比在其他條件下進(jìn)行QPQ處理得到的試樣的摩擦系數小,3C2W8V鋼基體與Crl2MoV鋼摩擦副之間發(fā)生了粘著(zhù)磨損和氧化磨損,而QPQ滲層與 Crl/MoV鋼摩擦副之間的磨損類(lèi)型為磨料磨損、 粘著(zhù)磨損和氧化磨損混合型。
4:在氧化鹽浴溫度一定時(shí),隨著(zhù)氧化時(shí)間的延長(cháng),腐蝕電位逐漸升高,耐蝕性能逐漸提高。
5:QPQ鹽浴復合處理以后能顯著(zhù)提高疲勞強度,由于氮化層內形成了更大的壓應力,因此在交變載荷作用下,零件表現出具有更高的疲勞極限和較低的缺口敏感度,氮化后工件的疲勞極限可提高15-40%