QPQ解决对40Cr钢渗层机构的危害

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。

（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。