都江堰多元氮碳硫共滲工藝表面處理

凸輪軸是汽車(chē)發(fā)動(dòng)機中又一重要零部件，它和氣門(mén)挺桿組成一對摩擦副，作用是氣門(mén)按一定的時(shí)間開(kāi)起和關(guān)閉。凸輪軸的常用材料為45鋼、球墨鑄鐵或合金鑄鐵。45鋼凸輪軸一般應預先進(jìn)行調質(zhì)，球墨鑄鐵凸輪軸應預先進(jìn)行正火處理，合金鑄鐵凸輪軸一般應去應力退火。預先熱處理的硬度應根據汽車(chē)的類(lèi)型、載重量等因素來(lái)選擇。凸輪軸在工作過(guò)程中除承受一定的彎曲和扭轉載荷外，凸輪部分還承受變化的擠壓應力以及與挺桿的摩擦。凸輪軸的主要損壞形式是凸輪部分磨損和粘著(zhù)磨損(嚴重時(shí)會(huì )產(chǎn)生熔接現象)，以及凸輪表面因擠壓應力的反復作用而造成的麻點(diǎn)或表面剝落。因此凸輪軸除了要有一定的強度和剛性以外，還應具有良好的耐疲勞性能和耐磨性。凸輪軸的上述性能要求剛好是QPQ表面處理的優(yōu)勢所在。首先由于化合物層具有極高的耐磨性，同時(shí)可以減少摩擦系數，因此它可以大大減少凸輪軸的磨損，避免粘著(zhù)現象的產(chǎn)生。其次由于擴散層可以大幅度提高疲勞強度，所以它可以大大減少凸輪軸表面產(chǎn)生麻點(diǎn)或剝落的可能性，由此便可以延長(cháng)凸輪軸的使用壽命。凸輪軸經(jīng)QPQ處理以后，45鋼化合物層深度應>15μm，球墨鑄鐵化合物層深度應>5μm，表面硬度均應>500HV。

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什么是QPQ處理工藝?這是一種鹽溶液體氮化技術(shù),即在鹽浴爐中進(jìn)行的熱化學(xué)擴散與鈍化以及精密處理相結合的無(wú)公害金屬表面處理工藝。金屬在兩種不同性質(zhì)的低溫熔融鹽熔液中作復合處理,先使多種元素同時(shí)滲入金屬表面形成由幾種化合物組成的復合滲層，以使金屬表面得到強化改性。這種復合處理技術(shù)與提高耐磨性的單一熱處理技術(shù)和提高抗蝕性的單一表面防護技術(shù)相比 ,它可以同時(shí)大幅度地提高金屬表面的耐磨性和抗蝕性。單一熱處理技術(shù)或表面防護技術(shù)是無(wú)法同時(shí)達到這兩個(gè)要求

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將鋼加熱到一定溫度并保溫一端時(shí)間，然后使它隨爐緩慢冷卻的熱處理方法，稱(chēng)為退火。得到的組織通常是珠光體和鐵素體。退火的目的是為了消除組織缺陷，改善組織，使成分均勻化以及細化晶粒，提高鋼的力學(xué)性能，減少殘留應力。同時(shí)可降低硬度，提高塑性和韌性，改善可加工性。所以退火既為了消除和改善前道工序遺留的組織缺陷和內應力，又為后續工藝做好準備，故退火是屬于半成品熱處理，又稱(chēng)預備熱處理。退火絲（如下圖所示）使用低碳鋼經(jīng)冷拔、加熱、恒溫、保溫等工藝加工而成的一種軟質(zhì)鐵絲產(chǎn)品。鐵絲按用途不同，成分也不一樣，它含有的成分有鐵、鈷、鎳、銅、碳、鋅等。將熾熱的金屬坯軋成6.5mm粗的鋼條（也就是盤(pán)條），再將其放入拉絲裝置內拉成不同直徑的線(xiàn)，并逐步縮小拉絲盤(pán)的孔徑，進(jìn)行冷卻、退火、涂鍍等加工工藝，可制成各種不同規格的鐵絲。

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QPQ鹽浴復合處理技術(shù)可以使鋼、鐵、鐵基粉末冶金材料的疲勞強度提高20—200%。疲勞強度提高幅度的大小受基體材料的種類(lèi)、預處理狀態(tài)、QPQ鹽浴復合處理的工藝參數等因素的影響。 調質(zhì)狀態(tài)的45鋼QPQ鹽浴復合處理后疲勞強度提高40%多。由于QPQ鹽浴復合處理技術(shù)的處理溫度低于鋼的相變溫度，處理過(guò)程中基體不會(huì )發(fā)生組織轉變，因此沒(méi)有組織應力產(chǎn)生。四川QPQ工藝生產(chǎn)商得出它比發(fā)生組織轉變的常規淬火、高頻淬火、滲碳淬火所產(chǎn)生的變形小得多。處理前后工件尺寸變化極小是QPQ鹽浴復合處理技術(shù)的一大特點(diǎn)，利用這一特點(diǎn)解決了很多常規方法無(wú)法解決的變形難題。在鹽浴狀態(tài)正常時(shí)，處理前后工件尺寸的變化量大約為0.01mm左右,通常外徑增大0.005mm,內孔縮小0.005mm。

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目前，QPQ表面改性技術(shù)在國內也得到大量推廣應用，尤其在汽車(chē)、摩托車(chē)、紡機、機床、電器開(kāi)關(guān)、工模具上使用效果非常突出。其具體的特點(diǎn)如下：良好的耐磨性、耐疲勞性能該工藝能極大地提高各種黑色金屬零件表面的硬度和耐磨性，降低摩擦系數。產(chǎn)品經(jīng)過(guò)QPQ處理后，耐磨性比常規淬火、高頻淬火高16倍以上，比20#鋼滲碳淬火高9倍以上，比鍍硬鉻和離子氮化高2倍以上。疲勞試驗表明：該工藝可使中碳鋼的疲勞強度提高40%以上，比離子氮化，氣體氮化效果均好。該工藝特別適合于形狀復雜的零件，解決技術(shù)關(guān)鍵，讓變形難題迎刃而解。

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主要特點(diǎn): QPQ復合處理與單-提高耐磨性的傳統熱處理技術(shù)和單一 提高抗蝕性的表面處理相比,它可以:使產(chǎn)品的表面硬度、耐磨性、抗腐蝕性和耐疲勞性同時(shí)大幅度提高。例如:經(jīng)QPQ鹽浴復合處理的45#鋼、40Cr 鋼(退火態(tài))的耐磨性, 達到淬火及高頻淬火的16倍以上;經(jīng)QPQ鹽浴復合處理的20#鋼,耐磨性達到滲碳淬火的9倍以上,是鍍硬鉻和離子氮化的2倍多。經(jīng)QPQ鹽浴復合處理的45號鋼,其疲勞極限提高40%左右。例如: 45鋼經(jīng)QPQ處理后在大氣中和鹽霧中的抗蝕性比鍍硬鉻高16倍以上,比發(fā)黑高70倍以上。