汽车曲轴、凸轮轴、气门、摩托车齿轮、连杆、球头销等,它承受复杂的弯曲、扭转载荷和一定的冲击载荷,轴颈表面要承受磨损,凸轮部分承受变化的挤压应力以及在挺杆的摩擦等,因此要求材料表面具有良好的耐磨性与耐蚀性能。原来一般采用镀硬铬来增加表面的耐磨性与耐蚀性,但镀铬的六价铬离子严重污染环境,因此必须采用环保的工艺方法代替。工研所QPQ技术是一种环保的工艺方法,其耐磨性比镀硬铬高2倍,耐蚀性比镀硬铬高20倍,因此用工研所QPQ技术代替镀硬铬,耐磨性和耐蚀性都会大幅度提高。经过QPQ表面处理的刀具具有更好的抗腐蚀性能。氮化盐浴QPQ力学性能
不锈钢分为奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢以及铁素体不锈钢,适用于室外潮湿环境,具有很强耐腐蚀性能的304属于奥氏体不锈钢。奥氏体不锈钢由于含碳量低,是不能通过热处理来提高硬度的,如果表面要进行硬化处理,可以通过低温离子渗氮处理(QPQ),304不锈钢中的铬和氮元素有较好的亲和力,可以在氮化过程中生成弥散分布的氮化物起到硬化作用,成都工具研究所QPQ表面复合处理技术处理后的维氏硬度可达1000HV,同时还能保持不锈钢的耐腐蚀性能。QPQ废水经过QPQ表面处理的刀具具有更好的切削效果和寿命。
QPQ是英文“Quench-Polish-Quench”的首字母缩写,释义为“淬火-抛光-淬火”。抛光是产品进行精细化处理的一种手段,还有喷丸(抛丸)、喷砂、研磨。可根据产品的技术要求(如外光要求、粗糙度要求、盐雾时间要求)选择合适的精细化处理方式。抛光是指利用机械、化学或者电化学的方式使工件表面粗糙度降低,以获得光亮平整的表面,QPQ常见的抛光方式有振动抛光、杆式抛光、布伦抛光以及羊毛刷手动抛光等;喷丸主要通过去除工件表面的疏松层与氧化膜来提供工件的机械性能和防腐性能,经过工研所QPQ处理的42CrMo工件进行抛丸处理,发现工件表面氧化膜去除,化合物层完好,耐蚀性提高;喷砂的破坏力强于喷丸,在使用过程中通常使用80目以上的玻璃砂,喷砂工艺不仅应用于后处理上,对于某些不锈钢产品,为确保产品外观,在QPQ处理前也需要进行喷砂处理以消除表面残余应力;研磨是通过研具与工件在一定压力下的相对运动对工件表面进行精整加工,主要应用于表面粗糙度较高、精密零件采用的工艺,加工精度可达IT5~01,表面粗糙度可达Ra0.63~0.01μm,研磨方法一般可分为湿研、干研和半干研,目前使用较多的一般是铜棒研磨。
成都工研所的QPQ技术是金属表面处理领域内的高新技术。从专业技术上来讲,这种技术实际上是低温盐浴渗氮加盐浴氧化或低温盐浴氮碳共渗加盐浴氧化,是一种盐浴复合处理技术。该技术是在氮化盐浴和氧化盐浴两种盐浴中处理工件,实现了渗氮工序和氧化工序的复合,渗层组织上是氮化物和氧化物的复合,性能上是耐磨性和抗蚀性的复合,工艺上是热处理技术和防腐技术的复合。QPQ技术处理后的工件,其耐磨性和抗蚀性比常规处理和表面防腐技术有明显提高,同时工件几乎不变形,还具有节能等优点。成都工研所的QPQ技术打破了德国对该技术的国际垄断,并先后荣获国家科技进步二等奖、四川省科技进步一等奖,同时是国家重点推广新项目。该技术已广泛应用于汽车、模具等多个领域,取得了明显的经济效益和社会效益。成都工具研究所有限公司的QPQ表面处理工艺可以使刀具表面形成一层硬度很高的氮化层。
H13作为应用较为广且具有代表性的热作模具钢,在高温下因拥有较高的热硬性、冲击韧性、耐磨性以及切削加工性,所以通常应用于热挤压和压铸模具的制造。由于H13模具钢在服役过程中表面会受到一定程度的磨损与腐蚀,所以利用表面技术来提高H13模具钢的性能,延长使用寿命具有重要的意义。经过工研所QPQ处理后,表面硬度增加,由基体的490HV增加到1100HV,且磨损失重量不到基体的十分之一,造成该现象的原因是经过QPQ工艺处理后,CrN和Fe2~3N等高硬度、高耐磨氮化物以及低摩擦系数Fe3O4形成于H13模具钢表面,使其表现出良好的抗磨损性能。QPQ表面处理可以改善刀具的表面光洁度。气门QPQ
QPQ表面处理可以减少刀具的摩擦系数。氮化盐浴QPQ力学性能
在汽车发动机中,活塞杆是连接活塞和曲轴的关键部位,它承受着活塞往复运动时的巨大力量,并将这些力量转化为旋转动力,驱动汽车前进,因此,它要求有较高的耐磨性和良好的耐蚀性。原来一般采用镀硬铬来增加表面的耐蚀性和耐磨性,但是镀铬的六价铬离子严重污染环境,因此采用环保的工研所QPQ工艺方法,其耐磨性比镀硬铬高2倍,耐蚀性比镀硬铬高20倍,同时通过盐雾试验发现工研所QPQ处理后的活塞杆具有良好的耐蚀性,因此可以用工研所QPQ技术代替镀硬铬。氮化盐浴QPQ力学性能