qpq表麵(mian)處理對銷軸的(de)影響(xiang)

通(tong)過(guo)對調(diao)質後(hou)27SiMn銷(xiao)軸進行(xing)QPQ處理(li)，分(fen)別(bie)對試(shi)樣(yang)進行常(chang)規力學性(xing)能(neng)試驗、金相(xiang)分析和中(zhong)性鹽(yan)霧試驗，並與(yu)鍍(du)鋅(xin)27SiMn銷軸(zhou)進(jin)行耐蝕性比較(jiao)。結(jie)果表明，QPQ處理後27SiMn銷軸表(biao)麵硬度大幅提(ti)高，增加(jia)了銷軸的耐(nai)磨損(sun)性能，強(qiang)度(du)、衝擊功略(lve)微(wei)下(xia)降，但(dan)仍(reng)滿足(zu)使用(yong)要求(qiu)。與(yu)鍍(du)鋅27SiMn銷軸相比(bi)，QPQ處理後耐蝕性大幅提高。

27SiMn鋼因其較好的綜(zong)合(he)性能和(he)較低(di)的價(jia)格(ge)廣(guang)泛應(ying)用於液(ye)壓支(zhi)架領(ling)域，特別是(shi)銷軸等連接件，在使(shi)用時通常承(cheng)受較大載(zai)荷(he)作用，易發生磕(ke)碰、磨(mo)損、鏽蝕(shi)，甚(shen)至斷(duan)裂，再加上煤礦(kuang)井(jing)下惡劣(lie)的使用環(huan)境，常規防鏽(xiu)措施難(nan)以滿(man)足使用要(yao)求 [1] 。目(mu)前蝴蝶直播IOS此類(lei)零件的處理工藝一般為調質+鍍鋅處(chu)理方式，由(you)於(yu)鍍鋅處理耐蝕性能較差(cha)，且易出(chu)現(xian)褪色(se)、脫落(luo)等(deng)一係列問題(ti)，迫切(qie)需要一種更優的表麵處理方法。

“QPQ”是英(ying)文“Quench-Polish-Quench”的縮寫(xie)，原意(yi)為淬(cui)火(huo)-拋光-淬火，在國(guo)內把其(qi)稱(cheng)作(zuo)QPQ鹽浴(yu)複(fu)合處理技(ji)術(shu)。QPQ技術在20世(shi)紀70年代由德國蝴蝶直播IOS發明(ming)，經(jing)過幾(ji)十年(nian)的不斷發展(zhan)改進，應用範圍(wei)越來越(yue)廣。目前(qian)，QPQ處理技術廣泛應用於汽車、機床、電(dian)子(zi)零(ling)件(jian)和工程機(ji)械(xie)行業中，使重(zhong)要受載零件獲得(de)高耐磨性、高耐蝕性、高抗(kang)疲勞性以(yi)及畸(ji)變量小(xiao)的特(te)性。由於該技術具(ju)有上述(shu)眾多(duo)優(you)點(dian)，引(yin)起各方廣泛關(guan)注(zhu)。

本(ben)文(wen)對(dui)液壓支架(jia)用27SiMn鋼銷軸先調質(zhi)然後進行QPQ處理，研究(jiu)了QPQ處理後零件的力學(xue)性能、微觀顯微組(zu)織(zhi)及耐腐(fu)蝕性能，並(bing)與鍍鋅件性能進行比對，分析(xi)了(le)QPQ處理替(ti)代鍍鋅應用於銷軸表麵防(fang)護處理的可行性。

1. 試樣製(zhi)備及(ji)試驗(yan)方法

試驗用27SiMn銷軸直徑(jing)為 φ 80mm，長(zhang)度為200mm，經車(che)削磨削加工使其表麵粗糙(cao)度達到(dao)1.6μm，試驗用導向套(tao)、活塞由於表麵存(cun)在溝(gou)槽(cao)及螺(luo)紋(wen)，無法(fa)上磨床，經車削加工後表麵粗(cu)糙度為3.2μm，調質硬度均(jun)為240～280HBW，調質工藝(yi)見(jian)表1所(suo)示(shi)。將(jiang)工件依此進行：去油清洗→預熱（400～450℃，10～40min）→鹽浴滲(shen)氮（500～600℃，10～180min）→鹽浴氧化（350～450℃，10～20min）→拋光→二次(ci)氧化（350～450℃，30～40min）→去鹽清洗→幹燥→浸(jin)油。

采用三思(si)擺(bai)錘衝(chong)擊試驗機測(ce)試V型缺(que)口試樣在室溫的衝擊(ji)吸收(shou)能量(liang)，拉伸(shen)試驗設(she)備(bei)為******電子試驗機，取樣位置(zhi)按照GB/T2975—1998《力學性能試驗取(qu)樣位(wei)置及試樣製備》標準(zhun)取樣，試驗結果如(ru)表2所示。

2. 試樣結果與分析

（1）力(li)學性能分析 拉(la)伸試驗依據(ju)G B/T228.1—2010《金(jin)屬材(cai)料 拉伸試驗******部分：室(shi)溫試驗方(fang)法》進行，衝擊試驗依(yi)據GB/T 229—2007《金(jin)屬材(cai)料 夏(xia)比擺錘衝擊試驗方法》，硬(ying)度測試則是依據GB/T 231.1—2009《金(jin)屬材(cai)料 布氏硬度試驗 第1部分：試驗方法》。上述兩(liang)組試驗進行拉伸試驗求平均值，綜合力學性能如表2所示。

試驗結果表明，由於QPQ過程(cheng)中鹽浴滲氮溫度較高，相當(dang)於二次回火，使工件的強度、衝擊吸收能量略有下降，但下降幅度小，仍能滿足使用要求。QPQ處理後試樣表麵硬度大幅提高，提高了零件的耐磨損性能。

（2）顯(xian)微組織分析 分別在(zai)試樣的表麵和R/2處取樣，研(yan)磨、拋(pao)光後經4%硝(xiao)酸酒(jiu)精腐蝕用於金相顯微觀察，圖1a為調質27SiMn鋼(gang)棒(bang)經QPQ處理後截麵金相照(zhao)片，圖1b為調質27SiMn鋼(gang)棒(bang)經QPQ處理後R/2處金相照片。由圖可(ke)見，經QPQ處理後試樣表麵形(xing)成一層滲透(tou)層，總(zong)厚(hou)度約20μm，滲透層主(zhu)要由擴(kuo)散(san)層(ceng)和化合物(wu)層組成，表麵還(hai)存在一層很(hen)薄(bao)的Fe 3 O 4 氧(yang)化膜(mo) [10] ，厚度僅3mm左右，表層組織為氮(dan)化物顆(ke)粒(li)與回(hui)火索(suo)氏體的混(hun)合物，均勻(yun)分布的氮化物具有彌(mi)散強化(hua)作用，大大提高了銷軸表層的硬度，使銷軸耐磨性增加。試樣R/2處組織為均勻致(zhi)密(mi)的回火索氏(shi)體。

（3）耐腐蝕性能分析 為了測試經QPQ處理後試樣的耐腐蝕性能，進行了中性鹽霧(wu)試驗，並與相應鍍鋅件進行耐蝕性比對。試驗依據為GB/T6458—1986《金屬覆蓋層中性鹽霧試驗》和GB/T10125—1997《人造(zao)氣(qi)氛(fen)腐蝕試驗 鹽霧試驗》。

圖(tu)2所示為調質27SiMn鋼棒分別經QPQ處理和鍍鋅處理後中性鹽霧試驗168h後照片，由圖(tu)可見，經QPQ處理試件試驗結束(shu)後表麵無(wu)明顯變化，鍍鋅試樣表麵鈍化膜褪色嚴重並出現黑色斑(ban)點。

多次試驗結果表明，QPQ處理工藝能夠(gou)使銷軸的端(duan)部(bu)和表麵得到致密均勻的表麵處理層，使其耐腐蝕性能大幅(fu)提高，其抗中性鹽霧腐蝕試驗的能力超(chao)過200h，繼續(xu)鹽霧試驗腐蝕擴展速度很慢，腐蝕首(shou)先(xian)發生(sheng)在尖銳的棱(leng)角處，避免尖(jian)銳棱角的出現可進一步提高其抗鹽霧腐蝕能力。鍍鋅銷軸的抗中性鹽霧腐蝕試驗的能力在96～120h，在電鍍過程中，由於電流密度在銷軸上(shang)分布不均勻，造成鍍層的厚薄不(bu)均勻，抗腐蝕能力一般(ban)不理想。因(yin)此(ci)，QPQ處理銷軸耐腐蝕性能優於鍍鋅銷軸。

3. 結語(yu)

本文通過對調質後27SiMn銷軸進行QPQ處理，分別從(cong)銷軸力學性能、顯微組織、耐腐蝕性能等方麵進行了對比分析，結果表明，經QPQ處理銷軸綜合性能優於鍍鋅銷軸。主要結論如下：

1）QPQ處理後27SiMn銷軸表麵硬度大幅提高，增(zeng)加了銷軸的耐磨損性能，強度、衝擊吸收能量略微下降，但仍滿足使用要求。

2）從顯微組織看(kan)，QPQ處理後27SiMn銷軸表麵形成一層滲透層，總厚度約(yue)20μm，滲透層主要由擴散層和化合物層組成，表麵還存在一層很薄的Fe 3 O 4 氧化膜，厚度僅3mm左右，表層組織為氮化物顆粒與回火索氏體的混合物，R/2處組織為均勻致密的回火索氏體。

3）從鹽霧試驗看，QPQ處理工藝在銷軸的端部和表麵得到的表麵處理層，能大幅提高銷軸的耐腐蝕性能。