45鋼為碳素結(jié)構(gòu)用鋼,硬度不高易切削加工,模具中常用來做模板、梢子、導(dǎo)柱等,但須熱處理。45鋼本身的硬度大概在197HV左右,工研所常規(guī)QPQ處理后硬度值為650HV,深層QPQ處理后的硬度值可達(dá)1000HV,45鋼本身易生銹,常規(guī)QPQ處理后的平均生銹時間是85.3h,深層QPQ處理后的生銹時間延長至151.3h。所以45鋼經(jīng)過工研所QPQ技術(shù)處理后,特別是深層QPQ處理后,試樣可以獲得較高的表面硬度和良好的表面滲氮組織,同時試樣具有良好的耐磨性,在較低載荷的試驗(yàn)條件下,隨著載荷的增加試樣的摩擦系數(shù)可以保持一定的穩(wěn)定性。QPQ表面處理可以提高刀具的熱穩(wěn)定性,減少熱變形的可能性。表面處理QPQ深度
氣體滲氮是在含有活性氮、碳原子的氣氛中進(jìn)行低溫氮、碳共滲從而獲得以氮為主的氮碳共滲層。氣體氮化的常用溫度為560-570℃,在該溫度下氮化層硬度值高,氮化時間通常為2-3h,隨著時間延長,氮化層深度增加緩慢。相較于QPQ處理工藝,雖然氣體滲氮在耐磨性方面表現(xiàn)良好,但是它的生產(chǎn)周期太長,且必須采用特殊的滲氮鋼,表面生成的Fe2N相脆性較大。工研所QPQ技術(shù)成產(chǎn)周期短,適用鋼種廣,且表面生成韌性較高的Fe2~3N相,同時由于工件幾乎不變形,處理后不必進(jìn)行磨加工。特別是原來以抗蝕為目的的氣體滲氮,采用工研所QPQ技術(shù)以后,耐蝕性會有很大提高。石油QPQ無污染QPQ表面處理可以改善刀具的表面光潔度,減少切削時的摩擦阻力。
硬度檢測是QPQ滲層的重要指標(biāo)之一,對于一定的基體材料,滲層的硬度由化合物層深度和致密度來確定,只要化合物層達(dá)到一定的深度,并有良好的致密度,則滲層硬度就會存在合理的范圍內(nèi),化合物層是由于氮和碳元素的不斷滲入鋼的表面形成Fe3N或Fe2~3N,鐵的晶格也由立方晶格轉(zhuǎn)變成密排六方晶格,因而引起金屬表面硬度的提高,經(jīng)工研所QPQ處理后,45#的表面硬度可達(dá)HV600,不銹鋼材質(zhì)的表面硬度可達(dá)HV1000以上,合金鋼材質(zhì)可達(dá)HV800以上。
氣門的作用是是專門負(fù)責(zé)向汽車發(fā)動機(jī)內(nèi)輸入空氣并派出燃燒后的廢氣,氣門是在高溫狀態(tài)下工作的零件,因此氣門除了選用熱強(qiáng)鋼材料外,還要注意氣門的接觸面是一個危險區(qū)域,該區(qū)域要求耐熱蝕、熱疲勞、耐磨損,因此必須進(jìn)行表面強(qiáng)化。較早的表面強(qiáng)化技術(shù)是采用鍍硬鉻,現(xiàn)在氣門材料常用4Cr9Si2鋼、40Cr以及5Cr21Mn9Ni4N,比較試驗(yàn)表明,40Cr鋼氣門和5Cr21Mn9Ni4N鋼排氣門經(jīng)工研所QPQ處理后,其耐磨性比鍍硬鉻高2倍,并成功地解決了六價鉻的公害問題。成都工具研究所有限公司的QPQ表面處理技術(shù)可以使刀具具備更好的切削性能。
H13作為應(yīng)用較為廣且具有代表性的熱作模具鋼,在高溫下因擁有較高的熱硬性、沖擊韌性、耐磨性以及切削加工性,所以通常應(yīng)用于熱擠壓和壓鑄模具的制造。由于H13模具鋼在服役過程中表面會受到一定程度的磨損與腐蝕,所以利用表面技術(shù)來提高H13模具鋼的性能,延長使用壽命具有重要的意義。經(jīng)過工研所QPQ處理后,表面硬度增加,由基體的490HV增加到1100HV,且磨損失重量不到基體的十分之一,造成該現(xiàn)象的原因是經(jīng)過QPQ工藝處理后,CrN和Fe2~3N等高硬度、高耐磨氮化物以及低摩擦系數(shù)Fe3O4形成于H13模具鋼表面,使其表現(xiàn)出良好的抗磨損性能。成都工具研究所有限公司的QPQ表面處理工藝可以使刀具表面形成一層硬度很高的氮化層。氣門QPQ替代氣體滲氮
成都工具研究所有限公司的QPQ表面處理技術(shù)可以延長刀具的使用壽命。表面處理QPQ深度
工研所的QPQ表面復(fù)合處理技術(shù),曾榮獲國家科技進(jìn)步獎二等獎,以其高耐磨、高耐蝕、微變形的高性能,在金屬表面處理領(lǐng)域獨(dú)樹一幟。作為金屬表面強(qiáng)化改性技術(shù)的佼佼者,QPQ技術(shù)不僅能在材料表面形成一層堅韌的保護(hù)層,實(shí)現(xiàn)熱處理和表面防腐的雙重功效,還能較之常規(guī)方法更為明顯地提升材料的耐磨性和耐蝕性,為金屬制品的性能升級提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。這項技術(shù)在國際上已得到廣泛應(yīng)用,眾多企業(yè)如美國通用電氣、德國大眾以及日本的本田、豐田等大公司,均已采納QPQ技術(shù)來強(qiáng)化其產(chǎn)品的表面性能。這一技術(shù)的普及和應(yīng)用,不僅彰顯了其在提升產(chǎn)品質(zhì)量、延長使用壽命方面的優(yōu)勢,也進(jìn)一步驗(yàn)證了工研所在金屬表面處理領(lǐng)域的深厚技術(shù)積累和創(chuàng)新能力。表面處理QPQ深度