QPQ表(biao)麵處(chu)理的工藝過(guo)程為(wei)：去(qu)油清洗(xi)→預(yu)熱(re)→鹽浴氮化→鹽浴(yu)氧化→去鹽(yan)清洗→幹(gan)燥(zao)（拋光(guang)→鹽浴(yu)氧化→去鹽(yan)清洗→幹(gan)燥(zao)）→浸油(you)。QPQ技術是(shi)一項由(you)滲氮和(he)氧(yang)化工序組(zu)成的複(fu)合(he)工藝(yi)，此(ci)技(ji)術是一種提(ti)高基體表麵耐(nai)磨性、耐蝕(shi)性的氮(dan)、氧化(hua)鹽浴複合處理技術，常(chang)用(yong)於替代滲碳(tan)淬火(huo)、離子滲(shen)氮、鍍鉻(luo)等(deng)熱處理和表麵(mian)強(qiang)化技術，以提高產品(pin)耐磨(mo)性、耐蝕性(xing)和解決硬化變(bian)形(xing)問(wen)題(ti)。該(gai)技術被廣(guang)泛應用於工程(cheng)機械、儀(yi)器(qi)儀表和輕化工等領(ling)域。本文對40Cr鋼(gang)進(jin)行(xing)QPQ處理(li)，並與輝(hui)光離(li)子(zi)滲氮、氧化、電(dian)鍍(du)鉻處理後的組織(zhi)耐磨性和耐蝕性進行了(le)對(dui)比(bi)研究。

1.試驗(yan)材料及(ji)方(fang)法(fa)

（1）試(shi)驗材料及工藝

試驗材料為40Cr鋼（調質(zhi)後(hou)基(ji)體硬(ying)度(du)約為274HV），采(cai)用線切割(ge)加工金相試樣(yang)，磨損(sun)試驗試樣尺寸φ30mm×10mm，耐腐(fu)蝕試驗試樣尺(chi)寸(cun)φ10mm×100mm，分(fen)別(bie)對各試樣進行編(bian)號，經不(bu)同熱表處理時各(ge)試樣的編號(hao)信息如表1所示(shi)。試樣表麵進行磨削加(jia)工，使(shi)表麵粗糙(cao)度達到(dao)1.6μm，試樣熱表處理前經過無(wu)水丙(bing)酮清洗、清水漂洗、吹幹處理。經(jing)不同(tong)熱表處理時，工藝參(can)數(shu)如(ru)表2所示(shi)。經過QPQ處理和氧化處理後，試樣表麵為黑(hei)色，經過鍍鉻處理後表麵為銀(yin)亮色，而(er)經過離子滲氮處理後其表麵為銀灰色。

（2）顯微(wei)硬度試驗

用細砂(sha)紙(zhi)將(jiang)經過各熱表處理工藝的金相(xiang)試樣（a1、d1）打磨至(zhi)發(fa)亮(liang)，用於檢(jian)測(ce)金相和測量硬度。在(zai)金相鑲(xiang)嵌(qian)後，測量(liang)滲層(ceng)表麵到基體硬度梯(ti)度。試驗所(suo)用顯(xian)微硬度計，試驗力為0.098N（10gf），保(bao)壓時(shi)間(jian)為10s；將製作好的金相試樣用4%硝酸(suan)、酒(jiu)精溶液腐蝕，待(dai)試樣幹燥後，用4XB型金相顯微鏡(jing)觀察試樣組織。

（3）磨損試驗

采用M-2000A型環塊磨損試驗機對經過各熱表處理工藝的磨損試樣（a2、b2、c2、d2）進行滑(hua)動磨損試驗，與之對磨的摩(mo)擦(ca)副(fu)為GCr15鋼試環，硬度為57HRC，外徑(jing)為40mm，環(huan)的轉速(su)為200r/min，所加載(zai)荷為100N，總的磨損時間為30min。磨損試樣的前(qian)後麵，用丙酮反(fan)複將其清洗後烘(hong)幹，並(bing)用精度為0.1mg的電光分析天平稱(cheng)量試樣的磨損失重。

（4）耐蝕性試驗

用KD60鹽霧試驗機，按GB/T10125對經過不同熱表處理工藝的試樣（a3、b3、c3、d3）進行中(zhong)性鹽霧試驗。試驗所用的腐蝕介(jie)質為含5%的NaCl，pH值為6.7的鹽水溶(rong)液(ye)，試驗箱溫度為35℃，噴嘴(zui)壓(ya)力為83kPa，以(yi)24h為一個(ge)觀察期(qi)，間歇(xie)式(shi)噴霧8h，停16h。

2.試驗結果與(yu)分析

（1）滲層硬度

經過不同工藝處理後40Cr鋼硬度分布如表3所示。由表3可(ke)知(zhi)：經過QPQ、離子滲氮、鍍鉻後表麵硬度分別達到711HV、525HV、703HV，硬度梯度由表麵至基體逐(zhu)漸(jian)減小(xiao)。試樣經氧化處理後由於氧化膜(mo)層很(hen)薄，細砂紙打磨後試樣表麵無氧化膜存(cun)在，故(gu)無法測其(qi)硬度。

不同工藝處理後40Cr的金相組織

由附(fu)圖(tu)可知：QPQ、離子滲氮的滲層組織由表到裏都(dou)是由化合物層、擴(kuo)散(san)層組成，圖中白色(se)帶狀為化合物層。隻是QPQ表麵多了的氧化層在金相顯微鏡下(xia)觀察不到。從圖中可以看(kan)到離子滲氮處理時間為QPQ處理的7倍(bei)，但所形成的化合物層厚(hou)度約(yue)為QPQ處理化合物(wu)層厚度的一半，在化合物層均(jun)勻(yun)性方麵，從(cong)圖中可看到經QPQ處理後試樣的滲層組織更(geng)為均勻，而離子滲氮後試樣組織均勻性較(jiao)差(cha)些。

（3）滑動磨損試驗結果

在上麵所述(shu)磨損試驗條(tiao)件(jian)下，不同工藝處理過的試樣磨損值比較如表4所示。由表4可知：經QPQ處理過的試樣在30min試驗中磨損值(zhi)更低(di)為1.9mg。其滑動(dong)磨損的耐磨性是鍍鉻的1.45倍，是離子滲氮的4.32倍，是氧化的7.9倍，可見經QPQ處理過的試樣耐磨性大幅提高。

表4 滑動磨損試驗磨損值比較

（4）滲層腐蝕性能結(jie)果

在上(shang)麵所述耐腐蝕試驗條件下，經不同工藝處理過的試樣中性鹽霧試驗結果如表5所示。由表5可知：經QPQ處理的40Cr鋼試樣抗(kang)鹽霧(wu)腐蝕能力(li)為鍍鉻的3.2倍，離子滲氮的8倍，氧化的32倍。這(zhe)表明經QPQ處理後的鋼件耐蝕性大幅提高了。

（5）結果分析(xi)

在4種工藝處理中：QPQ處理時，40Cr鋼表麵形成了Fe2～3N高濃度氮化物層和致(zhi)密的Fe3O4氧化膜。這種化合物層具有較高的硬度和耐磨性，而鍍鉻層的結合力不夠強，在滑動磨損試驗中，鍍鉻層易(yi)剝(bo)落(luo)，故其耐磨性不如QPQ，但(dan)與離子滲氮後表麵的低氮合金組織比較，耐磨性又(you)好(hao)點，而經氧化後表麵僅(jin)為Fe3O4氧化膜，此組織硬度很低，僅有防腐作用；另(ling)外(wai)QPQ處理後試樣之所以有極(ji)高的耐蝕性，主要是由於高耐蝕性的Fe2～3N化合物層和表麵致密的氧化膜，且氧能延(yan)伸到更深的化合物層內，從而使化合物層進一步(bu)鈍化來(lai)使表麵有更高的耐蝕性。

3.結語

（1）經過QPQ處理的40Cr鋼表麵生成了Fe2～3N高濃度氮化物和致密(mi)Fe3O4氧化膜，其表麵的顯微硬度、耐磨性和耐蝕性有極大的提高。

（2）經QPQ、鍍鉻、離子滲氮、氧化處理後，40Cr鋼表麵的耐磨性越(yue)來越低，其表麵的耐蝕性也(ye)越來越低。