qpq是什么表面处理工艺流程(qpq是什么表面处理的硬度)

QP技术已在国内外汽车行业投入使用，国内科研院所引进的相应技术取得突破性进展，可大幅提高黑色金属及其合金的表面硬度、耐磨性和耐腐蚀性。但复合层最大厚度仅为30μm，其耐磨性是否能满足农业机械重载和超常使用寿命的要求还需进一步研究。

1.技术原理

QP技术是基于氮化盐浴和氧化盐浴处理的复合处理技术。可同时实现渗氮和氧化的复合处理。渗层结构是具有高强度和高耐蚀性的氮化物和氧化物的复合物。主要工艺是:清洗→预热→氮化→抛光→氧化→清洗→干燥和涂油，其中氮化是整个工艺中的核心步骤，其目的是在金属表面形成足够厚度的化合物层和扩散层。

2.典型零件QPQ处理后的性能分析

(1)制动压力板

制动器是整个制动系统的核心，制动压盘是制动器的关键部件。因此，它的质量直接决定了拖拉机在使用中的安全性。图1是制动压力板的物理图。

(一)

(二)

图1拖拉机制动压盘

零件材料为QT500-7，为铸件。原技术要求是滴水座表面感应淬火，硬化层深度≥1.5mm，制动压板平面度≤ 0.04mm，由于感应淬火使用的感应器是外径为3mm的铜管，缺点如下:

(1)制造困难，外径3mm的铜管内径只有1mm，在折弯过程中容易出现死弯，使内孔堵塞。

②由于压板跌落插座的尺寸与感应器非常相似，加热时零件与感应器之间的距离小于1mm，容易引起点火，烧坏感应器。

另外感应淬火后零件变形量大，平面度约为0.08mm，是技术要求的两倍。

用QPQ技术代替感应淬火后，QPQ处理的零件表面硬度为470HV(约47HRC)，满足设计要求，但其渗透深度仅为0.16mm为了进一步检验其耐磨性是否能满足使用要求，在自制的摩擦试验机上进行QPQ处理零件和高频淬火零件的摩擦磨损试验，在3.5kg的载荷下继续滑动摩擦24h， 结果表明，QPQ处理零件的磨削深度为0.02毫米，感应淬火零件的磨削深度为0.15毫米，因此QPQ处理零件的耐磨性远高于感应淬火零件。

另外，通过测量发现，QPQ处理前后零件的平面度差在0.03 mm以内，因此，与高频淬火相比，QPQ技术具有变形小、耐磨性高的特点，优势明显。

(2)内齿圈

内齿圈是农业机械传动系统的关键部件，其性能直接影响整机的使用。大部分零件由中碳钢或中碳合金钢制成。目前，离子渗氮或感应淬火用于强化这些零件的表面。

图2所示为我公司生产的内齿圈。其材料为42CrMo，热处理工艺为调质后离子渗氮。技术要求是调质硬度246 ~ 270 HBW，渗氮层深度0.5毫米，表面硬度不低于500HV。但由于离子渗氮成本高、处理时间长、效率低；如果采用感应热处理，虽然效率高，但由于零件壁薄，变形大。鉴于此，采用QPQ技术对零件进行处理，处理后的零件表面硬度可达770HV，渗层深度可达0.6mm，几乎没有变形。整体性能比前两种工艺好很多。

图2拖拉机的内齿圈

(3)活塞杆

活塞杆是农业机械、汽车等行业中常见的零部件。材质多为中碳合金钢，由于环境恶劣，容易被腐蚀。目前，镀铬常用于这类零件的表面保护。

图3显示了我们公司生产的活塞杆。材料是40Cr。技术要求:调质处理，硬度24 ~ 32RC，镀铬，耐腐蚀:盐雾试验96h。但镀铬的耐蚀性较差，室温中性盐雾试验48小时后开始生锈。但经QPQ处理后，室温下进行中性盐雾试验，432h后出现点蚀，其耐蚀性是镀铬的近10倍。

图3拖拉机的活塞杆

(4)叉子

换档拨叉是汽车、工程机械和农业机械传动装置中起决定性作用的关键和重要零件。目前换挡拨叉的主要材料是中碳钢和中碳合金钢。为了增强拨叉的耐磨性，常进行感应淬火和磷化处理。

图4所示为我公司生产的拨叉，材质为45钢。技术要求为:拨叉高频淬火，层深0.8~2mm，硬度45 ~ 45~55HRC，磷化处理。但由于拨叉壁薄，淬火层深度不易控制，淬火质量极不稳定，要么有淬硬层，要么没有淬硬层。

采用QPQ技术，表面硬度在510HV(约50HRC)以上，层深0.4 mm，由于处理温度远低于相变温度，零件几乎没有变形。

(一)

(二)

图4拖拉机叉

(5)短叉轴

叉轴零件是农业机械行业中常用的零件，在农业机械与农具的连接中起着不可或缺的作用。它们不仅要求良好的耐磨性，还要求高的耐疲劳性。目前其主要材料为中碳合金钢，主要处理工艺为调质加表面感应淬火。

图5是我公司生产的短叉轴，材质为42CrMo，技术要求:调质硬度269~298HBW，高频热处理，花键表面硬度52 ~ 57HRC，有效深度2 ~ 4mm(从表面测量到硬度450HV)，光轴直径42mm，硬度不低于52HRC，层深2 ~ 4mm(从表面测量到硬度4550 HV)

图5拖拉机短叉轴

目前主要问题是直径42mm的光轴耐磨性差，凹槽容易磨，叉子容易生锈。

采用QPQ技术，零件表面硬度可达640HV，约为57HRC，渗透深度0.35mm；在自制摩擦磨损试验机上的试验表明，QPQ处理零件的耐磨性远高于感应淬火零件。室温中性盐雾试验表明，经QPQ处理的零件耐蚀时间可达200h，耐蚀性优越。然而，扭转疲劳试验表明，与感应淬火零件相比，QPQ处理零件的抗疲劳性能大大降低了40%左右，这可能是由于QPQ处理对零件心部调质硬度的影响。

3.结论

(1)经过1)QPQ处理后，中碳合金钢的渗透深度最大，可达0.6mm，QT500-7材质的压盘零件渗透深度最浅，只有0.16mm

(2)经过2)QPQ处理后，零件的耐腐蚀性大大提高，中性盐雾试验时间可达200小时以上。

(3)3)QPQ处理前后，零件变形小，平面度变化范围可控制在0.03mm以内

(4)通过摩擦磨损对比试验可以看出，中碳合金钢经QPQ处理后的耐磨性比高频淬火有很大提高。

(5)QPQ技术不适用于疲劳强度要求高的零件。