QPQ盐浴氮化介绍，以及在汽车行业的应用情况介绍

coco98

一、工艺简介
        “QPQ”是英文“Quench—P0lish-Quench”的缩写。原意为淬火一抛光一淬火。它是在作了盐浴复合处理以后，为了降低工件表面的粗糙度，可以对工件表面进行一次抛光，然后再在盐浴中作一次氧化，这对精密零件和表面粗糙度要求较高的工件来说是非常必要的。在国内把它称作QPQ盐浴复合处理技术。QPQ盐浴复合处理技术，可以大幅度提高金属表面的耐磨性、抗蚀性，而工件几乎不发生变形，是一种新的金属表面强化改性技术。这种技术实现了渗氮工序和氧化工序的复合；氮化物和氧化物的复合；耐磨性和抗蚀性的复合；热处理技术和防腐技术的复合。
        QPQ盐浴复合处理技术在上世纪70年代由德国公司发明，经过几十年的不断地发展改进，应用范围越来越广，因此在国外被认为是金属表面强化技术领域内的巨大进展，把它称之为一种新的冶金方法。目前，QPQ盐浴复合处理技术在国内也得到大量推广应用，尤其在汽车、摩托车、轴类产品、电子零件、纺机、机床、电器开关、工模具上使用效果非常突出。

二、技术特点：
1、良好的耐磨性
QPQ工艺中，金属材料在570±10℃的工作温度下与盐浴液体发生反应，可以在金属表面形成一层品质优良的致密的化合物层。该化合物完全由ε氮化铁组成，能够高效地提高金属表面的硬度、致密性、从而使金属表面拥有良好的耐磨性能。处理后金属材料表面硬度值的高低主要取决于钢中的合金元素，合金元素含量越高，则其渗层硬度越高。按渗层硬度的高低，可以把常用材料分成以下几大类：
(1)碳钢、低台金钢
    代表钢号：20、45、TiO、20Cr、40Cr等。渗层表面硬度：500—700HV
(2)合金钢
    代表钢号：3CrW8V、Crl2MoV、38CrMoAl、1Crl3—4Cr13等。渗层表面硬度：850—1000HV
(3)高速钢、奥氏体不锈钢
    代表钢号：淬火的Wl8Cr4V、W6Mo5Cr4V2及1Crl8Ni9Ti等渗层表面硬度：1000—1250HV
铸铁
    渗层表面硬度：>500HV
        下图是40Cr材料的工件经过不同处理方式后所做的滑动磨损试验数据，以QPQ的磨损值0.22mg为基准，QPQ工艺的耐磨性是镀硬铬2.1倍，离子氮化的2.8倍，高频淬火的23.7倍以及常规淬火的29.4倍。
       

2、良好的耐腐蚀性
下图为45#钢经过QPQ盐浴复合工艺、镀装饰铬、镀硬铬和普通发黑处理后与1Cr18Ni9Ti不锈钢以及1Cr13材料的中性盐雾试验对比。可以看出45#钢经过QPQ处理耐腐蚀性是1Cr18Ni9Ti不锈钢的5倍，是镀硬铬的70倍，更是普通发黑的280倍。其他材料经过QPQ工艺处理后，中性盐雾测试能达到100-300小时。

3、良好的耐疲劳性
        经过QPQ盐浴复合工艺处理后的金属表面引入和产生了很高的残余压应力，其结果导致了大大提高各种类型的抗疲劳强度，经过试验证明可提高抗疲劳强度100％左右，减缓点蚀、锈蚀等表面缺陷的产生。
4、极小的变形
        QPQ盐浴复合处理技术由于工艺温度低，在钢的相变点以下，不会发生组织转变，因此，与产生巨大组织应力的淬火、高频淬火、渗碳淬火和碳氮共渗等硬化工艺相比，处理后工件的变形要小得多。同时由于在570—580℃氮化以后，工件要在350—400℃保温15—20min，这会大大减少工件冷却时产生的热应力，因此QPQ盐浴复合工艺处理后工件几乎不变形，是变形最小的硬化技术，可以有效的解决常规热处理方法难以解决的硬化变形难题。
5、低碳环保
        发明该工艺的德国迪高沙公司因为此工艺获得德国环保大奖。在国内，QPQ处理工艺过程经有关环保部门检测鉴定，并经全国各地用户的实际使用证明是无公害，无污染、不含重金属的。并用以代替电镀等一些污染较重的工艺。6、可替代多道工序，降低时间成本
        金属材料经过QPQ盐浴复合工艺处理后，在提高其硬度和耐磨性的同时还提高其耐抗腐蚀性，因此可以代替常规的淬火（离子氮化、高频淬火等）一回火一发黑（镀铬）等多道工序，大大了缩短生产周期，降低生产成本。大量的生产数据表明，QPQ处理与渗碳淬火相比可以节能50%，比镀硬铬节约成本30%，性价比高。

应用范围1、最适用的材料：
    各种结构钢：钝铁、Q235、20、20Cr、20CrMnTi、20CrNiMo、35CrMo、42CrMo、45、40Cr、50CrV、65Mn、38CrMoAl。
    各种工具钢：T7~T12、5CrMnMo、5CrNiMo、3Cr2W8V、GCrI5、HI3(0．35％C、1．5％ Mo、5％Cr、1％Si、1％V）、Cr12MoV、各种高速钢。
    各种不锈钢：0Crl3 ～ 4Crl3、201、301、304、316、1Cr18Ni9Ti、0Crl8Nil2MoTi、4Cr9Si2、5Cr21Mn9Ni4N。
    各种铸铁：灰口铁、可锻铸铁、球墨铸铁、耐磨合金铸铁。
        各种铁基粉末冶金件
应用的行业：
    汽车、摩托车、机车、内燃机、纺织机械、工程机械、轻工机械、泵阀设备、液压机械、印刷包装机械、化工机械、电动工具、农业机械、机床、工具和模具等、高低压电器开关等上的要求耐磨、耐蚀、耐疲劳、抗咬合等零件。
3、典型应用：
        发动机气门、曲轴、缸套、齿轮、凸轮、轴承、主轴、滑块、转向臂、汽车雨刮器球头转轴、导轨、液压缸、万向节、连接销、各种模具、活塞、螺纹螺丝、螺栓螺母、泵体、高速钢钻头、枪管、各种刀具、法兰、键销、垫片、壳体等等。

五、技术参数

常规材料处理后表面硬度与渗层对照表
材料种类        代表钢号        前处理        氮化温度（℃）        氮化时间（h）        化合物层（μm）        总渗层（mm）        表面硬度HV0.1
中碳钢        45#        不处理或调质        565        1.5        17        0.3-0.5        550-700
中碳钢        40Cr        不处理或调质        565        1.5        15        0.2-0.4        550-700
冷模钢        Cr12MnMo        高温淬火        540        2.5        10        0.15-0.2        900-1000
氮化钢        38CrMoAl        调质        570        2        12        0.25-0.4        950-1000
铸模钢        3Cr2W8V        淬火高回        570        2.5        11        0.15-0.3        950-1050
热模钢        H13        调质        565        3        11        0.15-0.3        950-1100
热模钢        5CrMnMo        淬火        570        3        11        0.15-0.3        650-900
高速钢        W6Mo5Cr4V2        (刀具)淬火        550        0.25        2        0.05-0.1        HV0.051000-1200
高速钢        W6Mo5Cr4V2        （耐磨件）淬火        550        2.5        11        0.15-0.3        1000-1200
不锈钢        1Cr13；4Cr13        淬火        570        2.5        10        0.1-0.2        900-1000
不锈钢        1 Cr18Ni9Ti        淬火        570        2.5        10        0.1-0.2        950-1100
不锈钢        OCr18Ni12Mo2Ti        淬火        570        2.5        8        0.1-0.2        900-1100
碳素结构钢        08；10；10F        退火        570        2.5        15        0.3-0.5        500-650
碳素结构钢        35；40        不处理或调质        570        2.5        15        0.3-0.5        550-700
轴承钢        G Cr15        淬火、退火        565        2        10        0.15-0.3        800-1000
合金结构钢        50 Mn        退火        520        2        12        0.2-0.4        550-700
合金结构钢        30CrMo-35CrMo        淬火、退火        565        2        15        0.25-0.4        600-750
合金结构钢        38CrMoAlA-        淬火、退火        570        2        12        0.25-0.4        600-800
        38CrWVAlA                                               
合金结构钢        38CrAlA-        淬火、退火        570        2        12        0.25-0.4        600-800
        40CrNiMoA                                               
灰铸钢        HT200        淬火、退火        570        3        15        0.15-0.3        700-900
球墨铁        QT20-60        不处理        570        3        15        0.15-0.3        600-800


备注：1、在进行QPQ盐浴复合工艺之前，复杂零件需要在580℃以上温度下进行回火并随后缓慢冷却的调质处理。为补偿解决工艺处理后的轻微胀大，精密的零件处理前要在直径方向留有10±2μm的加工余量。

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