寧夏QPQ技術(shù)工藝

活塞環(huán)是各種汽車(chē)、摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機的關(guān)鍵零件，在高溫下與缸體發(fā)生滑動(dòng)摩擦，因此不僅要求有較高的耐磨性，還要求高溫下的耐蝕性和良好的抗咬合性能。QPQ技術(shù)具有較高的耐磨性和耐蝕性，同時(shí)也具備在較高的溫度下抗咬合性能，因此可以滿(mǎn)足活塞環(huán)的技術(shù)要求。國內已經(jīng)有多家工廠(chǎng)成功地采用QPQ技術(shù)生產(chǎn)活塞環(huán)。某活塞環(huán)廠(chǎng)在采用QPQ技術(shù)以后，又進(jìn)行了進(jìn)一步的試驗工作。對ASL817材料的活塞環(huán)在進(jìn)行兩段QPQ處理，其工藝規范為：540℃ × 3h + 580℃ × 3.5h兩步處理工藝的試驗結果滿(mǎn)足了表面硬度大于700HV，滲層深度大于0.05mm的技術(shù)要求，并且生產(chǎn)質(zhì)量穩定。試驗結果還表明，采用QPQ技術(shù)的生產(chǎn)成本低于鍍鉻。鍍鉻的費用為0.2元/片，QPQ處理的費用僅為0.14元/片。

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曲軸是汽車(chē)發(fā)動(dòng)機的關(guān)鍵零件之一，它承受復雜的彎曲、扭轉載荷和一定的沖擊載荷，軸頸表面還要承受磨損。其破壞形式是在軸頸和曲柄過(guò)渡的圓角處產(chǎn)生疲勞裂紋與軸頸表面的嚴重磨損。曲軸的常用材料為45鋼和球墨鑄鐵。以氣缸直徑200mm以下的往復式內燃機曲軸為例，45鋼曲軸多采用調質(zhì)處理，調質(zhì)后的硬度要求為207～302HBW。球墨鑄鐵的曲軸多采用正火，正火后的硬度為240～300HBW。調質(zhì)或正火后的曲軸再作QPQ處理，曲軸心部保持較高的強度和良好的抗沖擊能力，而表面耐磨性可提高十幾倍，因此可以大大減少軸頸的磨損;疲勞強度可以提高40%以上，大大減少了軸頸過(guò)渡區產(chǎn)生疲勞裂紋的幾率。

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良好的耐腐蝕性下圖為45#鋼經(jīng)過(guò)QPQ鹽浴復合工藝、鍍裝飾鉻、鍍硬鉻和普通發(fā)黑處理后與1Cr18Ni9Ti不銹鋼以及1Cr13材料的中性鹽霧試驗對比?？梢钥闯?5#鋼經(jīng)過(guò)QPQ處理耐腐蝕性是1Cr18Ni9Ti不銹鋼的5倍，是鍍硬鉻的70倍，更是普通發(fā)黑的280倍。其他材料經(jīng)過(guò)QPQ工藝處理后，中性鹽霧測試能達到100-300小時(shí)。良好的耐疲勞性經(jīng)過(guò)QPQ鹽浴復合工藝處理后的金屬表面引入和產(chǎn)生了很高的殘余壓應力，其結果導致了大大提高各種類(lèi)型的抗疲勞強度，經(jīng)過(guò)試驗證明可提高抗疲勞強度100%左右，減緩點(diǎn)蝕、銹蝕等表面缺陷的產(chǎn)生。

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空氣氧化：溶解工件從高頻淬火爐弄出的氰根（CN-），防止環(huán)境污染；在工件表面產(chǎn)生灰黑色空氣氧化膜，提高工件防腐蝕工作能力，對提高耐磨性能也是有一定功效。打磨拋光再空氣氧化：除去氮化層外邊的松散層，填補工件表面氧的成分，進(jìn)一步提高金屬材料表面的耐腐蝕性和耐磨性能，另外能夠做到清理外型的目地?？偟膩?lái)說(shuō)，QPQ的技術(shù)性?xún)?yōu)點(diǎn)關(guān)鍵以下：QPQ解決后的工件有著(zhù)很高的耐磨性能、優(yōu)良的耐疲憊性、很好的抗蝕性、很小的形變，QPQ技術(shù)性低碳環(huán)保、技術(shù)性低成本，這也更是此次實(shí)驗選用QPQ加工工藝的緣故。此次實(shí)驗的QPQ加工工藝主要參數為：加熱溫度350～400℃，時(shí)間15min；氮化溫度570℃，時(shí)間2.5h；空氣氧化溫度400℃，時(shí)間15min。QPQ解決常用機器設備，QPQ處理方式中，因為僅需齒型加強，因此 錐環(huán)支板選用螺釘連接在一起，防止全部支板平面圖被氮化解決，QPQ解決后的錐環(huán)支板樣品，能夠看得出QPQ解決后的錐環(huán)支板齒型很美觀(guān)大方。

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QPQ技術(shù)特點(diǎn)1、良好的耐磨性QPQ工藝中，金屬材料在570±10℃的工作溫度下與鹽浴液體發(fā)生反應，可以在金屬表面形成一層品質(zhì)優(yōu)良的致密的化合物層。該化合物完全由ε氮化鐵組成，能夠高效地提高金屬表面的硬度、致密性、從而使金屬表面擁有良好的耐磨性能。處理后金屬材料表面硬度值的高低主要取決于鋼中的合金元素，合金元素含量越高，則其滲層硬度越高。按滲層硬度的高低，可以把常用材料分成以下幾大類(lèi)：(1)碳鋼、低合金鋼代表鋼號：20、45、TiO、20Cr、40Cr等。滲層表面硬度：500—700HV(2)合金鋼代表鋼號：3CrW8V、Crl2MoV、38CrMoAl、1Crl3—4Cr13等。滲層表面硬度：850—1000HV(3)高速鋼、奧氏體不銹鋼代表鋼號：淬火的Wl8Cr4V、W6Mo5Cr4V2及1Crl8Ni9Ti等滲層表面硬度：1000—1250HV(4)鑄鐵滲層表面硬度：>500HV下圖是40Cr材料的工件經(jīng)過(guò)不同處理方式后所做的滑動(dòng)磨損試驗數據，以QPQ的磨損值0.22mg為基準，QPQ工藝的耐磨性是鍍硬鉻2.1倍，離子氮化的2.8倍，高頻淬火的23.7倍以及常規淬火的29.4倍。

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顯微鏡強度試驗用水砂紙將通過(guò)各熱計量表工藝處理的金相試樣（a1、d1）打磨拋光至發(fā)光，用以檢驗金相和精確測量強度。在金相嵌入后，精確測量滲層表面到基材強度梯度方向。試驗常用維氏硬度計，試驗力為0.098N（10gf），試壓時(shí)間為10s；將制做好的金相試樣用4%氰化鈉、酒精溶液浸蝕，待試樣干躁后，用4XB型金相顯微鏡觀(guān)查試樣機構。損壞試驗選用M-2000A型環(huán)塊損壞試驗機對通過(guò)各熱計量表工藝處理的損壞試樣（a2、b2、c2、d2）開(kāi)展滾動(dòng)損壞試驗，與之對磨的磨擦副為GCr15鋼試環(huán)，強度為57HRC，直徑為40mm，環(huán)的轉速比為200r/min，所加負載為100N，總的損壞時(shí)間為30min。損壞試樣的前后邊，用甲苯不斷將其清理后烘干處理，并且用精密度為0.1mg的光電電子分析天平稱(chēng)重試樣的損壞無(wú)重力。