QPQ处理之后使工件的表面粗糙度大大的降低，显著的提高了工件的耐腐蚀性能，并有效的保持了（N,C氮碳共渗）或（S、N硫氮共渗）的耐磨性，疲劳强度和抗咬合性，工件变形小。其流程为预热-N,C氮碳共渗或S,N共渗-氧化-机械抛光-在AB或Y-I中再次氧化，其目的就是消除工件表面的残留微量，CN-及CNO-,使废水经过沉淀过滤后能达标排放，降低污染，使工件表面形成密致的Fe3o4膜。

  渗氮处理又称（N、C氮碳共渗处理），有液体氮化，气体硬氮化，气体软氮化种类，在进行渗氮之前，工件需要进行淬火、调质、高温回火或正火处理，获得良好的显微组织，再进行精加工之后再做渗氮处理，在进炉之前所有工件必须进行清洗预热，通常是在500℃-700℃温度之间对工件表面深入N,C原子，以C为主的化学表面热处理，处理周期比较断，气体硬氮化是以纯氨气为主NH3进行渗氮，渗氮时间跟温度根据不同工件的渗层和硬度要求进行调整，一般渗氮时间在24小时以上，适用于各类钢材，N,C共渗后，非合金钢，合金结构钢，工具钢，不锈钢和高速钢，表面硬度分别为，550-600HV,600-750HV,800-1000HV,1000-1200HV,表面耐磨性提高到10倍左右，N,C共渗深度在0.5MM以下，表面的化合物深度为0.010-0.02MM，大都是Fe2(C、N),Fe2N,扩散层Fe4N,及N在a相中的固溶体，此工艺适用在硬化层薄负荷较小对变形要求高的工件。

关键词：qpq表面处理,qpq处理

网站：http://www.wxyj168.com/

“QPQ”是英文“Quench—P0lish-Quench”的缩写。原意为淬火一抛光一淬火。它是在作了盐浴复合处理以后，为了降低工件表面的粗糙度，可以对工件表面进行一次抛光，然后再在盐浴中作一次氧化，这对精密零件和表面粗糙度要求较高的工件来说是非常必要的。在国内把它称作QPQ盐浴复合处理技术。QPQ盐浴复合处理技术，可以大幅度提高金属表面的耐磨性、抗蚀性，而工件几乎不发生变形，是一种新的金属表面强化改性技术。这种技术实现了渗氮工序和氧化工序的复合；氮化物和氧化物的复合；耐磨性和抗蚀性的复合；热处理技术和防腐技术的复合。

QPQ盐浴复合处理技术在上世纪70年代由德国公司发明，经过几十年的不断地发展改进，应用范围越来越广，因此在国外被认为是金属表面强化技术领域内的巨大进展，把它称之为一种新的冶金方法。目前，QPQ盐浴复合处理技术在国内也得到大量推广应用，尤其在汽车、摩托车、轴类产品、电子零件、纺机、机床、电器开关、工模具上使用效果非常突出。

工艺及参数要求 

1、料筐要用专用料筐，装炉量控制在坩埚中盐重的35%以内，否则会影响渗层厚度。

2、清洗油之后，须把清洗剂残液漂洗干净，否则预热会产生腐蚀斑点。

3、预热∶预热温度320～350℃，保温0.30～1.0h，注意颜色为兰色带黄为宜,整筐颜色一致。

4、氮化∶575℃（560～580℃），保温2.0小时，升温至565℃开始计保温时间。注意工件进炉后炉温不能低于530℃，否则会产生腐蚀斑纹。

5、预冷∶共渗出炉后预冷至480℃左右（注意不能让盐有疑固）才可进入氧化炉进行氧化，若进炉过早易氧化发黄（浅锈）。

6、氧化：一次（氮化随后）氧化380～420℃，保温15～30分钟；二次（抛光后）氧化410～430℃，保温45～90分钟。

A. 工艺及参数要求  

1、料筐要用专用料筐，装炉量控制在坩埚中盐重的35%以内，否则会影响渗层厚度。

2、清洗油之后，须把清洗剂残液漂洗干净，否则预热会产生腐蚀斑点。

3、预热∶预热温度320～350℃，保温0.30～1.0h，注意颜色为兰色带黄为宜,整筐颜色一致。

4、氮化∶575℃（560～580℃），保温2.0小时，升温至565℃开始计保温时间。注意工件进炉后炉温不能低于530℃，否则会产生腐蚀斑纹。

5、预冷∶共渗出炉后预冷至480℃左右（注意不能让盐有疑固）才可进入氧化炉进行氧化，若进炉过早易氧化发黄（浅锈）。

6、氧化：一次（氮化随后）氧化380～420℃，保温15～30分钟；二次（抛光后）氧化410～430℃，保温45～90分钟。

二，盐浴维护与保养

开缸建浴正常使用后：

1. 氮化炉（锅内NJ 200公斤）

⑴. 每天（24小时）加1次基盐NJ-1，加入量，以加盐升到原来液面高度为准。

注意：锅里有工件不能加盐！

⑵. 半天（约隔12小时，指的是盐浴的运行时间，而不是处理零件的时间）加1次盐ZS-1，加入量约1.7 kg，

注意：少量分批补加；不处理零件也要加，只要盐浴运行，盐的活性始终是下降的，须加盐予以恢复。

注意：记住每次冷炉熔化盐时，要另外多加0.5公斤盐！b.锅里有工件不能加盐！

⑶. 每天（24小时）捞渣1次，约花30～45分钟，捞沉渣和浮渣。捞沉渣用吊篮；捞浮渣用捞网。

1　良好的耐磨性、耐疲劳性能

qpq表面处理工艺能提高各种黑色金属零件表面的硬度和耐磨性，降低摩擦系数。产品经过QPQ处理后，耐磨性比常规淬火、高频淬火高16倍以上，比20#钢渗碳淬火高9倍以上，比镀硬铬和离子氮化高2倍以上。

疲劳试验表明：该工艺可使中碳钢的疲劳强度提高40%以上，比离子氮化，气体氮化效果均好。该工艺特别适合于形状复杂的零件，解决技术关键，让变形难题迎刃而解。

2　良好的抗腐蚀性能

对几种不同材料、不同工艺处理的样品按同样的试验条件，按ASTMBll7标准进行了连续喷雾试验，盐雾试验温度35±2℃，相对湿度>95%，5%NaCL水溶液喷雾。试验结果表明，经QPQ处理后的零件抗蚀性是1Crl8Ni9Ti不锈钢的5倍，是镀硬铬的70倍，是发黑的280倍。

3　产品处理以后变形小

工件经QPQ处理处理之后几乎没有变形产生，可以有效的解决常规热处理方法难以解决的硬化变形难题。例如：尺寸为510×460×1.5mm的2Cr13不锈钢薄板经QPQ处理之后，表面硬大于HRC60，不平度小于0.5mm。目前，QPQ技术在众多得轴类零件、细长杆件上应用得非常成功，有效的解决了一直以来存在的热处理硬化和产品变形的矛盾。

4　可以代替多道热处理工序和防腐蚀处理工序，时间周期短。

盐浴复合处理：技术将热处理与防腐蚀处理一次完成，处理温度低，时间短，能同时提高零件表面硬度、耐磨性和抗蚀性，减少摩擦系数，变形小，无公害。具有优化加工工序，缩短生产周期，降低生产成本的优点，得到众多厂家的认可和赞誉。像GE、GM公司、德国大众、奔驰、日本丰田、本田等一些的跨国公司，均大量采用。

盐浴复合处理技术在工艺上它是热处理技术与防腐蚀技术的结合，在性能上它是高耐磨性和高抗蚀性的结合，在渗层上是由多种化合物组成的复合渗层。因此国外认为这是金属表面强化技术领域内的巨大进展，把它称之为一种新的冶金方法。

1.试验材料及方法

（1）试验材料及工艺

试验材料为40Cr钢（调质后基体硬度约为274HV），采用线切割加工金相试样，磨损试验试样尺寸φ30mm×10mm，耐腐蚀试验试样尺寸φ10mm×100mm，分别对各试样进行编号，经不同热表处理时各试样的编号信息如表1所示。试样表面进行磨削加工，使表面粗糙度达到1.6μm，试样热表处理前经过无水丙酮清洗、清水漂洗、吹干处理。经不同热表处理时，工艺参数如表2所示。经过QPQ处理和氧化处理后，试样表面为黑色，经过镀铬处理后表面为银亮色，而经过离子渗氮处理后其表面为银灰色。

（2）显微硬度试验

用细砂纸将经过各热表处理工艺的金相试样（a1、d1）打磨至发亮，用于检测金相和测量硬度。在金相镶嵌后，测量渗层表面到基体硬度梯度。试验所用显微硬度计，试验力为0.098N（10gf），保压时间为10s；将制作好的金相试样用4%硝酸、酒精溶液腐蚀，待试样干燥后，用4XB型金相显微镜观察试样组织。

（3）磨损试验

采用M-2000A型环块磨损试验机对经过各热表处理工艺的磨损试样（a2、b2、c2、d2）进行滑动磨损试验，与之对磨的摩擦副为GCr15钢试环，硬度为57HRC，外径为40mm，环的转速为200r/min，所加载荷为100N，总的磨损时间为30min。磨损试样的前后面，用丙酮反复将其清洗后烘干，并用精度为0.1mg的电光分析天平称量试样的磨损失重。

（4）耐蚀性试验

用KD60盐雾试验机，按GB/T10125对经过不同热表处理工艺的试样（a3、b3、c3、d3）进行中性盐雾试验。试验所用的腐蚀介质为含5%的NaCl，pH值为6.7的盐水溶液，试验箱温度为35℃，喷嘴压力为83kPa，以24h为一个观察期，间歇式喷雾8h，停16h。

2.试验结果与分析

（1）渗层硬度

经过不同工艺处理后40Cr钢硬度分布如表3所示。由表3可知：经过QPQ、离子渗氮、镀铬后表面硬度分别达到711HV、525HV、703HV，硬度梯度由表面至基体逐渐减小。试样经氧化处理后由于氧化膜层很薄，细砂纸打磨后试样表面无氧化膜存在，故无法测其硬度。

不同工艺处理后40Cr的金相组织

由附图可知：QPQ、离子渗氮的渗层组织由表到里都是由化合物层、扩散层组成，图中白色带状为化合物层。只是QPQ表面多了的氧化层在金相显微镜下观察不到。从图中可以看到离子渗氮处理时间为QPQ处理的7倍，但所形成的化合物层厚度约为QPQ处理化合物层厚度的一半，在化合物层均匀性方面，从图中可看到经QPQ处理后试样的渗层组织更为均匀，而离子渗氮后试样组织均匀性较差些。

（3）滑动磨损试验结果

在上面所述磨损试验条件下，不同工艺处理过的试样磨损值比较如表4所示。由表4可知：经QPQ处理过的试样在30min试验中磨损值最低为1.9mg。其滑动磨损的耐磨性是镀铬的1.45倍，是离子渗氮的4.32倍，是氧化的7.9倍，可见经QPQ处理过的试样耐磨性大幅提高。

表4 滑动磨损试验磨损值比较

（4）渗层腐蚀性能结果

在上面所述耐腐蚀试验条件下，经不同工艺处理过的试样中性盐雾试验结果如表5所示。由表5可知：经QPQ处理的40Cr钢试样抗盐雾腐蚀能力为镀铬的3.2倍，离子渗氮的8倍，氧化的32倍。这表明经QPQ处理后的钢件耐蚀性大幅提高了。

（5）结果分析

在4种工艺处理中：QPQ处理时，40Cr钢表面形成了Fe2～3N高浓度氮化物层和致密的Fe3O4氧化膜。这种化合物层具有较高的硬度和耐磨性，而镀铬层的结合力不够强，在滑动磨损试验中，镀铬层易剥落，故其耐磨性不如QPQ，但与离子渗氮后表面的低氮合金组织比较，耐磨性又好点，而经氧化后表面仅为Fe3O4氧化膜，此组织硬度很低，仅有防腐作用；另外QPQ处理后试样之所以有极高的耐蚀性，主要是由于高耐蚀性的Fe2～3N化合物层和表面致密的氧化膜，且氧能延伸到更深的化合物层内，从而使化合物层进一步钝化来使表面有更高的耐蚀性。

3.结语

（1）经过QPQ处理的40Cr钢表面生成了Fe2～3N高浓度氮化物和致密Fe3O4氧化膜，其表面的显微硬度、耐磨性和耐蚀性有极大的提高。

（2）经QPQ、镀铬、离子渗氮、氧化处理后，40Cr钢表面的耐磨性越来越低，其表面的耐蚀性也越来越低。

通过对调质后27SiMn销轴进行QPQ处理，分别对试样进行常规力学性能试验、金相分析和中性盐雾试验，并与镀锌27SiMn销轴进行耐蚀性比较。结果表明，QPQ处理后27SiMn销轴表面硬度大幅提高，增加了销轴的耐磨损性能，强度、冲击功略微下降，但仍满足使用要求。与镀锌27SiMn销轴相比，QPQ处理后耐蚀性大幅提高。

27SiMn钢因其较好的综合性能和较低的价格广泛应用于液压支架领域，特别是销轴等连接件，在使用时通常承受较大载荷作用，易发生磕碰、磨损、锈蚀，甚至断裂，再加上煤矿井下恶劣的使用环境，常规防锈措施难以满足使用要求 [1] 。目前公司此类零件的处理工艺一般为调质+镀锌处理方式，由于镀锌处理耐蚀性能较差，且易出现褪色、脱落等一系列问题，迫切需要一种更优的表面处理方法。

“QPQ”是英文“Quench-Polish-Quench”的缩写，原意为淬火-抛光-淬火，在国内把其称作QPQ盐浴复合处理技术。QPQ技术在20世纪70年代由德国公司发明，经过几十年的不断发展改进，应用范围越来越广。目前，QPQ处理技术广泛应用于汽车、机床、电子零件和工程机械行业中，使重要受载零件获得高耐磨性、高耐蚀性、高抗疲劳性以及畸变量小的特性。由于该技术具有上述众多优点，引起各方广泛关注。

本文对液压支架用27SiMn钢销轴先调质然后进行QPQ处理，研究了QPQ处理后零件的力学性能、微观显微组织及耐腐蚀性能，并与镀锌件性能进行比对，分析了QPQ处理替代镀锌应用于销轴表面防护处理的可行性。

1. 试样制备及试验方法

试验用27SiMn销轴直径为 φ 80mm，长度为200mm，经车削磨削加工使其表面粗糙度达到1.6μm，试验用导向套、活塞由于表面存在沟槽及螺纹，无法上磨床，经车削加工后表面粗糙度为3.2μm，调质硬度均为240～280HBW，调质工艺见表1所示。将工件依此进行：去油清洗→预热（400～450℃，10～40min）→盐浴渗氮（500～600℃，10～180min）→盐浴氧化（350～450℃，10～20min）→抛光→二次氧化（350～450℃，30～40min）→去盐清洗→干燥→浸油。

采用三思摆锤冲击试验机测试V型缺口试样在室温的冲击吸收能量，拉伸试验设备为万能电子试验机，取样位置按照GB/T2975—1998《力学性能试验取样位置及试样制备》标准取样，试验结果如表2所示。

2. 试样结果与分析

（1）力学性能分析 拉伸试验依据G B/T228.1—2010《金属材料 拉伸试验第一部分：室温试验方法》进行，冲击试验依据GB/T 229—2007《金属材料 夏比摆锤冲击试验方法》，硬度测试则是依据GB/T 231.1—2009《金属材料 布氏硬度试验 第1部分：试验方法》。上述两组试验进行拉伸试验求平均值，综合力学性能如表2所示。

试验结果表明，由于QPQ过程中盐浴渗氮温度较高，相当于二次回火，使工件的强度、冲击吸收能量略有下降，但下降幅度小，仍能满足使用要求。QPQ处理后试样表面硬度大幅提高，提高了零件的耐磨损性能。

（2）显微组织分析 分别在试样的表面和R/2处取样，研磨、抛光后经4%硝酸酒精腐蚀用于金相显微观察，图1a为调质27SiMn钢棒经QPQ处理后截面金相照片，图1b为调质27SiMn钢棒经QPQ处理后R/2处金相照片。由图可见，经QPQ处理后试样表面形成一层渗透层，总厚度约20μm，渗透层主要由扩散层和化合物层组成，表面还存在一层很薄的Fe 3 O 4 氧化膜 [10] ，厚度仅3mm左右，表层组织为氮化物颗粒与回火索氏体的混合物，均匀分布的氮化物具有弥散强化作用，大大提高了销轴表层的硬度，使销轴耐磨性增加。试样R/2处组织为均匀致密的回火索氏体。

（3）耐腐蚀性能分析 为了测试经QPQ处理后试样的耐腐蚀性能，进行了中性盐雾试验，并与相应镀锌件进行耐蚀性比对。试验依据为GB/T6458—1986《金属覆盖层中性盐雾试验》和GB/T10125—1997《人造气氛腐蚀试验 盐雾试验》。

图2所示为调质27SiMn钢棒分别经QPQ处理和镀锌处理后中性盐雾试验168h后照片，由图可见，经QPQ处理试件试验结束后表面无明显变化，镀锌试样表面钝化膜褪色严重并出现黑色斑点。

多次试验结果表明，QPQ处理工艺能够使销轴的端部和表面得到致密均匀的表面处理层，使其耐腐蚀性能大幅提高，其抗中性盐雾腐蚀试验的能力超过200h，继续盐雾试验腐蚀扩展速度很慢，腐蚀首先发生在尖锐的棱角处，避免尖锐棱角的出现可进一步提高其抗盐雾腐蚀能力。镀锌销轴的抗中性盐雾腐蚀试验的能力在96～120h，在电镀过程中，由于电流密度在销轴上分布不均匀，造成镀层的厚薄不均匀，抗腐蚀能力一般不理想。因此，QPQ处理销轴耐腐蚀性能优于镀锌销轴。

3. 结语

本文通过对调质后27SiMn销轴进行QPQ处理，分别从销轴力学性能、显微组织、耐腐蚀性能等方面进行了对比分析，结果表明，经QPQ处理销轴综合性能优于镀锌销轴。主要结论如下：

1）QPQ处理后27SiMn销轴表面硬度大幅提高，增加了销轴的耐磨损性能，强度、冲击吸收能量略微下降，但仍满足使用要求。

2）从显微组织看，QPQ处理后27SiMn销轴表面形成一层渗透层，总厚度约20μm，渗透层主要由扩散层和化合物层组成，表面还存在一层很薄的Fe 3 O 4 氧化膜，厚度仅3mm左右，表层组织为氮化物颗粒与回火索氏体的混合物，R/2处组织为均匀致密的回火索氏体。

3）从盐雾试验看，QPQ处理工艺在销轴的端部和表面得到的表面处理层，能大幅提高销轴的耐腐蚀性能。

1 高速钢刀具 各种HSS钻头、铣刀、拉刀、齿轮刀具，提高使用寿命l—4倍，特别对难加工材料，效果尤为突出

2 刀杆、刀体 各种机夹刀具刀杆、刀体提高其耐磨性，抗擦伤，不变形，很好地满足了定位和精度要求，防锈能力强

3 模具 适用于各种压铸模、注塑模、挤压模、橡胶模、 玻璃模等，大幅度提高模具使用寿命，改善被加工零件的表面光洁度

4 汽车零件 气门、曲轴、凸轮轴、齿轮、气簧活塞杆、减震器杆、差速器支架、球面销等几十种零件，已应用多年，效果显著。

5 体育器械 高尔夫球头等，产品直接出口欧美市场

6 纺织机械 7 开关零件 8 印刷机械 9 密封机械 各种阀门、轴类零件

10 电动工具零件 11 建筑机械零件 12 照相机零件 快门、锁扣等冲压件

QPQ盐浴复合处理技术在上世纪70年代由德国公司发明，经过几十年的不断地发展改进，应用范围越来越广，因此在国外被认为是金属表面强化技术领域内的巨大进展，把它称之为一种新的冶金方法。目前，QPQ盐浴复合处理技术在国内也得到大量推广应用，尤其在汽车、摩托车、轴类产品、电子零件、纺机、机床、电器开关、工模具上使用效果非常突出。