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QPQ解决对40Cr钢渗层机构的危害

作者: 来源: 日期:2021/12/10 18:36:10 人气:334

QPQ解决的加工工艺全过程为:除油清理→加热→盐浴渗氮→盐浴氧化→去盐清理→干躁(打磨抛光→盐浴氧化→去盐清理→干躁)→浸油。QPQ技术性是一项由渗氮和氧化工艺流程构成的复合型加工工艺,此技术性是一种提升基材表面耐磨性能、耐蚀性的氮、氧化盐浴复合型解决技术性,常见于取代渗碳淬火、正离子渗氮、不锈钢等热处理工艺和表面加强技术性,以提升商品耐磨性能、耐蚀性和处理硬底化形变问题。该技术性被普遍使用于工程机械设备、仪表设备和轻化工厂等行业。文中对40Cr钢开展QPQ解决,并与辉光正离子渗氮、氧化、电不锈钢解决后的机构耐磨性能和耐蚀性开展了比照科学研究。

1.试验原材料及方式

(1)试验原材料及加工工艺

试验原材料为40Cr钢(时效处理后基材强度约为274HV),选用线切割加工金相试样,损坏试验试样规格φ30mm×10mm,抗腐蚀试验试样规格φ10mm×100mm,各自对各试样开展识别码,经不一样热表处理时各试样的识别码信息内容如表1所显示。试样表面开展切削生产加工,使表面表面粗糙度做到1.6μm,试样热表处理前通过没有水甲苯清理、水浸洗、烘干解决。经不一样热表处理时,加工工艺主要参数如表2所显示。通过QPQ解决和氧化解决后,试样表面为灰黑色,通过不锈钢解决后表面为银光泽度,而通过正离子渗氮解决后其表面为深灰色。

表1 不一样热表处理试样识别码

2 40Cr钢热计量表工艺处理主要参数

(2)显微镜强度试验

用水砂纸将通过各热计量表工艺处理的金相试样(a1、d1)打磨抛光至发光,用以检验金相和精确测量强度。在金相嵌入后,精确测量渗层表面到基材强度梯度方向。试验常用维氏硬度计,试验力为0.098N(10gf),试压時间为10s;将制做好的金相试样用4%氰化钠、酒精溶液浸蚀,待试样干躁后,用4XB型金相显微镜观查试样机构。

(3)损坏试验

选用M-2000A型环块损坏试验机对通过各热计量表工艺处理的损坏试样(a2、b2、c2、d2)开展滚动损坏试验,与之对磨的磨擦副为GCr15钢试环,强度为57HRC,直径为40mm,环的转速比为200r/min,所加负载为100N,总的损坏時间为30min。损坏试样的前后边,用甲苯不断将其清理后烘干处理,并且用精密度为0.1mg的光电电子分析天平称重试样的损坏无重力。

(4)耐蚀性试验

用KD60耐腐蚀试验机,按GB/T10125对通过不一样热计量表工艺处理的试样(a3、b3、c3、d3)开展中性盐雾试验。试验常用的浸蚀物质为含5%的NaCl,pH数值6.7的盐溶液,试验箱环境温度为35℃,喷头工作压力为83kPa,以24h为一个潜伏期,间歇性喷雾器8h,停16h。

2.试验結果与剖析

(1)渗层强度

通过不一样处理工艺后40Cr钢强度遍布如表3所显示。由表3得知:通过QPQ、正离子渗氮、不锈钢后表面强度各自做到711HV、525HV、703HV,强度梯度方向由表面至基材慢慢减少。试样经氧化解决后因为氧化膜层非常薄,水砂纸打磨抛光后试样表面无氧化膜存有,故没法测其强度。

表3 显微镜硬度标准結果

(2)渗层金相组织

图下a、b各自为通过正离子渗氮、QPQ解决后40Cr钢的金相相片。因为通过不锈钢后试样涂层机构是纯铬,通过氧化后表面为非常薄的灰黑色Fe3O4氧化膜,因此二种处理工艺后无须看试样的金相。

(a)正离子渗氮解决 (b)QPQ解决

不一样处理工艺后40Cr的金相组织

由图下得知:QPQ、正离子渗氮的渗层机构由表到里全是由化学物质层、蔓延层构成,图内乳白色带条状为化学物质层。仅仅QPQ表面多了的氧化层在金相显微镜下观查不上。从图内能够看见正离子渗氮解决時间为QPQ解决的7倍,但所产生的化学物质层薄厚约为QPQ解决化学物质层壁厚的一半,在化学物质层匀称性层面,从图内可见到经QPQ解决后试样的渗层机构更加匀称,而正离子渗氮后试样机构匀称性较弱些。

(3)滚动损坏试验結果

在上面上述损坏试验标准下,不一样处理工艺过的试样损坏值较为如表4所显示。由表4得知:经QPQ解决过的试样在30min试验中损坏值最少为1.9mg。其滚动损坏的耐磨性能是不锈钢的1.45倍,是正离子渗氮的4.32倍,是氧化的7.9倍,由此可见经QPQ解决过的试样耐磨性能大幅度提高。

表4 滚动损坏试验损坏值较为

(4)渗层腐蚀能結果

在上面上述抗腐蚀试验标准下,经不一样处理工艺过的试样中性盐雾试验結果如表5所显示。由表5得知:经QPQ解决的40Cr钢试样抗耐腐蚀浸蚀工作能力为不锈钢的3.2倍,正离子渗氮的8倍,氧化的32倍。这表明经QPQ解决后的铸铁件耐蚀性大幅度提高了。

表5 中性盐雾试验耐蚀性较为

(5)結果剖析

在4种处理工艺中:QPQ解决时,40Cr钢表面产生了Fe2~3N浓度较高的氮化合物层和高密度的Fe3O4氧化膜。这类化学物质层具备较高的强度和耐磨性能,而不锈钢层的硬度不足强,在滚动损坏试验中,不锈钢层易脱落,所以耐磨性能比不上QPQ,但与正离子渗氮后表面的低氮铝合金机构较为,耐磨性能又好一点,而经氧化后表面仅为Fe3O4氧化膜,此机构强度很低,仅有防腐蚀功效;此外QPQ解决后试样往往有较高的耐蚀性,主要是因为高耐蚀性的Fe2~3N化学物质层和表面高密度的氧化膜,且氧能拓宽到更加深入的化学物质层内,进而使化学物质层进一步钝化来使表面有更多的耐蚀性。

3.总结

(1)通过QPQ解决的40Cr钢表面转化成了Fe2~3N浓度较高的氮化合物和高密度Fe3O4氧化膜,其表面的显微镜强度、耐磨性能和耐蚀性有很大的提升。

(2)经QPQ、不锈钢、正离子渗氮、氧化解决后,40Cr钢表面的耐磨性能愈来愈低,其表面的耐蚀性也愈来愈低。

下一个:QPQ技术性,一瞬间提高模具的耐磨损防腐蚀性能
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