QPQ處理技術

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QPQ技術優勢及缺陷

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QPQ技術優勢及缺陷

發布日期:2019-04-26 作者: 點擊:

QPQ鹽浴複合熱處理技術是一種新的金屬表麵強化改性技術。本文研究了QPQ鹽浴複合熱處理的工藝過程及質量控製要點。

“QPQ”是英文“Quench—Polish—Quench”的字頭縮寫。原意為淬火—拋光—淬火,在國內把它稱作QPQ鹽浴複合處理技術,其中“鹽浴複合”的含義是指在氮化鹽浴和氧化鹽浴兩種鹽浴中處理工件。QPQ鹽浴複合熱處理技術既可以使工件幾乎不變形,同時又可以大幅度提高金屬表麵的耐磨性、抗蝕性,是一種新的金屬表麵強化改性技術。這種技術實現了滲氮工序和氧化工序的複合,氮化物和氧化物的複合,耐磨性和抗蝕性複合,熱處理技術和防腐技術的複合。

成都某研究所在20世紀80年代中期獨立開發了成分獨特的滲氮鹽浴配方,其中添加了一種特殊的氧化劑,使鹽浴中的有害氰根含量保持在0.2%以下,同時鹽浴中的有效成分氰酸根含量長期保持穩定。試驗表明,現有氣體軟氮化和離子滲氮基本上都可以用QPQ鹽浴複合處理技術來代替,而且可以大為提高工件的耐磨性和抗蝕性。其抗蝕性可達到Cu-Ni-Cr多層電鍍的水平。某廠為解決某型號產品試製暴露出的火藥氣體對炮架腐蝕嚴重的問題,於98年引進此項專利技術,成功的應用於產品的生產中,通過對零件的滑動磨損試驗,耐磨性比發黑處理高出幾百倍。通過海水防腐試驗,QPQ處理的零件均比發黑處理的零件提高幾十倍,效果很好。

由於新技術,所以工藝上就有其獨特的要求,操作中必須嚴格規範,工件才能達到耐磨性和抗蝕性的要求,並得到較為美觀的外表。下麵就工藝中幾個關鍵步驟加以分析討論:

1工藝原理

1.1 基本工藝過程:

    QPQ鹽浴複合處理主要工序有:

      預熱:350-400℃
20-40min

氮化:510-580℃
30-180min

氧化:350-400℃
15-20min

工藝過程為:裝卡——清洗去油——預熱——氮化——氧化——清洗去鹽——幹燥——浸油。

1.2 各工序的基本作用:

預熱:預熱的主要作用是烤幹工件表麵的的水分,使冷工件升溫後再入氮化爐,以防工件帶水入氮化爐引起鹽浴濺射和防止冷工件入爐後鹽浴溫度下降太多。同時預熱對減少工件變形和獲得色澤均一的外觀也有一定作用。預熱工序通常在空氣爐中進行。

氮化:氮化是QPQ鹽浴複合熱處理技術的核心工序。氮化鹽中氰酸根的分解而產生的活性氮原子滲入工件,在工件表麵形成耐磨性和抗蝕性很高的化合物層和耐疲勞的擴散層。

氧化:氧化工序的作用一是徹底分解工件從氮化爐帶出來的氰根,達到環保要求。二是在工件表麵形成黑色氧化膜,增加防腐能力,對提高耐磨性也有一定好處。

1.3 QPQ鹽浴複合處理的主要原料:

QPQ鹽浴複合處理的主要原料為三種生產用鹽。

基鹽:基鹽在氮化爐中熔化形成高氰酸根(CNO-)的氮化鹽浴。基鹽除了第一次開始生產時熔化裝滿氮化爐之外,在正常生產中浴麵下降時,也應加入基鹽以提高浴麵。

調整鹽:在生產過程中當氮化鹽浴的氰酸根下降時,應向氮化爐補加調整鹽,以使氰酸根含量維持在規定的範圍之內。

氧化鹽:氧化鹽用於氧化鹽浴,浴麵下降時直接補加氧化鹽。

1.4 QPQ處理後的工件滲層組織

在QPQ處理過程中預熱和氧化兩道工序隻能形成氧化膜,在氮化工序形成較深的複雜滲層。

工件浸入氮化鹽浴後,氰酸根分解產生的N、C原子可在工件表麵形成高的N勢和C勢。由於N原子半徑僅為Fe原子半徑的一半,而C原子的半徑更小,所以N、C原子可以在Fe原子的點陣間隙中進行擴散。

在QPQ處理的氮化溫度(510-580℃)下,工件表麵的高濃度N、C原子向內部擴散,先形成在α-Fe中的固溶體。隨著表麵原子濃度的提高,逐漸形成γ′(Fe4 N)化合物和ε(Fe2-3N)化合物。最終由工件表麵向中心形成N、C的濃度梯度。滲層組織為化合物層ε相、ε相+γ′相、γ′相,化合物層以下是N在α-Fe中的固溶體,形成擴散層。

因此,QPQ處理後的工件滲層組織由三層構成:外表為氧化膜;中間為化合物層;向內為擴散層。其中以化合物層最為重要,其主要組成為Fe2-3N,它是提高耐磨性的可靠保證,同時它的抗蝕性也很好。氧化膜的主要作用是與化合物一起構成極好的抗蝕層。同時它處於多孔狀態,可以儲油,減少摩擦,對提高耐磨性有利,同時還有美化外觀的作用。擴散層主要作用是提高工件的疲勞強度,對增加細薄件的整體強度和彈性也有很大的作用。



2.滲層質量的影響因素及控製:

根據工藝原理小草莓app卖肉直播看到QPQ處理的工件質量好壞主要取決於滲層是否達到技術要求,工藝的關鍵是各種參數保證滲層的需要,而決定滲層的主要因素是氮化溫度、氮化時間、氮化鹽浴中的氰酸根含量和基體材料四個因素:

2.1氮化溫度的控製:

氮化溫度主要根據基體材料的種類來決定,其次要考慮工件的強度要求。氮化溫度太低,不能形成足夠深度的滲層;氮化溫度太高,疏鬆層嚴重,氮化溫度超過回火溫度則會降低基體的硬度。

一般工模具可選用510~520℃

高速鋼刀具可選用540~550℃

高速鋼模具或耐磨零件可選用570℃

結構鋼、不鏽耐熱鋼或鑄鐵件可選用570℃

2.2氮化時間的控製:

氮化時間的長短主要取決於工件的種類及服役條件而定。時間太短,不能形成足夠深度的滲層,時間過長則疏鬆嚴重。

根據工件的服役條件,采用的氮化時間分為三類:

要求耐磨性的零件,采用120~130分鍾

主要用於防腐性零件采用90~100分鍾

薄板衝壓,增加彈性零件采取40~50分鍾

2.3 CNO-含量的控製

根據QPQ鹽浴複合處理的原理,氮化鹽浴的CNO-不得低於30%,最高不要超過40%。

2.4基體材料的控製:

設計部門根據零件的服役狀況,合理選擇材質,基本思路是:抗蝕性要求高的零件選用合金材料,達到滿足基本硬度和氮化溫度的需要。抗蝕性要求一般的零件選用碳素結構鋼,既經濟又能滿足產品的需要。



3. 外觀質量控製

經QPQ鹽浴複合處理的工件表麵呈黑色或藍黑色。

檢驗標準:按專利技術文件的規定為:在500LX的照度下,距燈300mm肉眼觀察,表麵顏色應比較均勻一致,不得有明顯的花斑、鏽跡、發紅。而不應在室外強烈陽光下檢查工件外觀。

生產中發現,熔鹽和工藝稍有控製不好時,工件易產生發花、發紅現象,尤其是材料含Si量多時,如27SiMn、30CrMnSi等材料,工件外表發花、發紅現象極多,雖然此現象不影響工件的耐磨和抗蝕性,但影響工件的美觀。為提高工件的外表質量,使其基本達到顏色一致需采取下列措施:

3.1  控製熔鹽的清潔度

氮化鹽浴中懸浮細粒狀渣過多,使鹽浴變成黑灰色時,應及時采用濾渣器濾渣,必要時要更換新溶液。

3.2  嚴格執行工件的前清洗,去除工件表麵的油漬和沉積物,有鏽的工件要經過酸洗去除鏽漬。

3.3 工件表層出現輕微的發紅現象,可采用擦拭的辦法去除;較嚴重的要進行返工處理。



4最終質量控製

4.1 耐磨性:帶同材料的試棒,維氏硬度要達到工藝規定,證實滲層已達到要求。

4.2抗蝕性:用10%CuSO4溶液滴試工件非棱角處,30分鍾不析出銅,即表示有完整滲層,防鏽能力滿足要求。

QPQ鹽浴複合熱處理技術在軍工領域具有廣泛的應用前景。而這種工藝的質量控製對生產方和使用方來講,都是一個新課題,必須有相應的工藝保障措施和質量監控措施,才能保證QPQ處理後的零件達到所規定的質量要求。

本文網址:http://www.2008gt.com/news/420.html

關鍵詞:QPQ表麵處理,QPQ處理,QPQ處理技術

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