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QPQ行业标准第一起草单位The first drafting unit of QPQ industry standard
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QPQ对3Cr2W8V钢组织和性能的影响

时间:2022-04-24 15:26 来源:ccforever<1253705861@qq.com> 点击:1次

摘要:QPQ盐浴复合处理是一种新的金属盐浴表面强化改性技术。“ QPQ”为英语中“Quench-Polish-Quench”字头的缩写,是盐浴氮碳共渗和盐浴氧化-抛光-二次盐浴氧化工艺的复合,金属在两种不同性质的低温熔融盐浴中作复合处理,以使多种元素同时渗入金属表面,形成由几种化合物组成的复合渗层,使金属表面得到强化改性,同时还可以做到全工艺过程无公害,这就是盐浴复合处理技术。
QPQ渗层表面平整,QPQ处理后试样的表面硬度在600 -1200 HV,相当于HRC65-72,而且氮化后的高强度和高耐磨性保持到500-600℃,都不会发生显著的变化,基体硬度为HV0.1500的试样,经QPQ处理试样的最小磨损量仅为基体磨损量的1/6,且其摩擦系数也最小,随着氧化时间的延长,腐蚀电位逐渐升高,耐蚀性能逐渐提高。
1  试验
3Cr2W8V钢是常用的压铸磨具钢,被广泛应用于压铸模、热挤压模、热锻模等, 具有良好的锻造工艺性能、机械加工工艺性能及热处理工艺性能
QPQ技术的工艺过程为:装夹—去油清洗—预热—盐浴氮碳共渗—盐浴氧化—冷却清洗一烘干一抛光—二次氧化—清洗—干燥—浸油—包装
QPQ盐浴复合处理后钢表面形成的渗层形貌由外向内依次为疏松层、氧化膜、化合物层、扩散层和基体。化合物层是QPQ盐浴复合处理技术所形成的渗层中最重要的部分,对渗层的耐磨性和抗蚀性都起主导作用,在采用普通腐蚀剂浸蚀时,与基体和扩散层相比,化合物层不容易被腐蚀,在显微镜下观察常常呈白亮状态,俗称“白亮层”,扩散层是化合物层与基体之间那层暗黑色组织.由于氮的浓度由表面向中心逐 渐降低,到化合物层与扩散层交界处,氮的浓度下 降到不足以形成化合物,而只能形成氮在a -Fr 晶格中的固溶体.由于它的抗蚀性不高,所以在显微镜下呈暗黑色.工件经过氮化工序处理后在氧化盐浴中保温时会在表面形成氧化膜,这种氧化膜只有在氮化处理的表面才比较容易形成。

中性盐雾实验图片


经QPQ处理后产品表面获得Fe2-3N化合物层和Fe3O4氧化膜,腐蚀电位逐渐升高,耐蚀性能逐渐提高,QPQ处理后试样的腐蚀电率降低,不易受腐蚀在中性盐雾实验400h小时后仍能达到9级标准。

2  结论:
1:    QPQ盐浴复合处理以后在钢的表面所形成的渗层由外向内依次为疏松层、氧化膜、化合物层、扩散层和基体。
2:QPQ处理后试样的表面硬度在600 - 1050 HV,渗层的显微硬度沿层深方向先升高后降低,这是因为化合物层外存在疏松层,而疏松层的硬度显著低于化合物层硬度。
3:3Cr2W8V钢基体试样的磨损量为 18.6 mg.经QPQ处理试样的最小磨损量为 10.5mg,其QPQ处理工艺为氮碳共渗温度为 570 ℃、氮碳共渗时间为1.5h,其磨损量约为基体 试样磨损量的1/2,且其摩擦系数也显著比在其他条件下进行QPQ处理得到的试样的摩擦系数小,3C2W8V钢基体与Crl2MoV钢摩擦副之间发生了粘着磨损和氧化磨损,而QPQ渗层与 Crl/MoV钢摩擦副之间的磨损类型为磨料磨损、 粘着磨损和氧化磨损混合型。
4:在氧化盐浴温度一定时,随着氧化时间的延长,腐蚀电位逐渐升高,耐蚀性能逐渐提高。
5:QPQ盐浴复合处理以后能显著提高疲劳强度,由于氮化层内形成了更大的压应力,因此在交变载荷作用下,零件表现出具有更高的疲劳极限和较低的缺口敏感度,氮化后工件的疲劳极限可提高15-40%

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