QPQ技術(shù)在國(guó)內(nèi)外汽車(chē)行業(yè)已經(jīng)投入使用，國(guó)內(nèi)也已有研究院所引進(jìn)相應(yīng)技術(shù)進(jìn)行研究，取得了突破性進(jìn)展，能夠大幅提高黑色金屬及其合金的表面硬度、抗磨損性和抗蝕性，但化合物層厚度只有30μm，其耐磨性能能否滿(mǎn)足農(nóng)用機(jī)械重載荷和超常使用壽命的要求還有待進(jìn)一步研究。

1. 技術(shù)原理

　　QPQ技術(shù)是一種復(fù)合處理技術(shù)，是基于在滲氮鹽浴和氧化鹽浴中進(jìn)行處理的工藝，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)滲氮和氧化的復(fù)合處理，滲層組織是具有高強(qiáng)度和高耐蝕性的復(fù)合的氮化物和氧化物。主要工藝過(guò)程為：清洗→預(yù)熱→滲氮→拋光→氧化→清洗→干燥上油，其中滲氮為整個(gè)過(guò)程中的核心步驟，其目的是在金屬表面形成足夠厚度的化合物層和擴(kuò)散層。

　　2.典型零件QPQ處理后性能分析

　　(1)制動(dòng)器壓盤(pán)

　　制動(dòng)器是整個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)的核心，制動(dòng)器壓盤(pán)又是制動(dòng)器的關(guān)鍵零件，因此，其質(zhì)量好壞直接決定著拖拉機(jī)在使用過(guò)程中的安全性。圖1為一種制動(dòng)器壓盤(pán)的實(shí)物圖。

（a）

（b）

圖1 某種拖拉機(jī)制動(dòng)器壓盤(pán)

　　零件材料為QT500-7，鑄件，原技術(shù)要求為水滴窩表面感應(yīng)淬火，硬化層深度≥1.5mm，制動(dòng)器壓盤(pán)平面度≤0.04mm。由于感應(yīng)淬火所用的感應(yīng)器是利用外徑3mm的紫銅管制作而成，其缺點(diǎn)為：

　?、僦谱麟y度大，外徑3mm的紫銅管內(nèi)徑只有1mm，在彎折的過(guò)程中容易出現(xiàn)死彎，使內(nèi)孔堵死。

　?、谟捎趬罕P(pán)水滴窩的尺寸和感應(yīng)器大小極為相近，在加熱過(guò)程中零件距離感應(yīng)器不足1mm，極易發(fā)生打火，燒壞感應(yīng)器。

　　另外，感應(yīng)淬火后零件的變形量大，平面度約為0.08mm，超出技術(shù)要求的一倍。

　　改用QPQ技術(shù)取代感應(yīng)淬火后，經(jīng)檢測(cè)QPQ處理后零件的表面硬度為470HV(約合47HRC)達(dá)到了圖樣設(shè)計(jì)要求，但其滲層深度只有0.16mm，為進(jìn)一步檢驗(yàn)其耐磨性能不能滿(mǎn)足使用要求，故在自制的摩擦試驗(yàn)機(jī)上對(duì)QPQ處理件和高頻淬火件進(jìn)行了摩擦磨損試驗(yàn)，在3.5kg的載荷下，持續(xù)滑動(dòng)摩擦24h，其結(jié)果顯示，QPQ處理件磨下深度為0.02mm，感應(yīng)淬火件磨下深度為0.15mm，因此，QPQ處理件的耐磨性大大高于感應(yīng)淬火。

　　另外，通過(guò)測(cè)量發(fā)現(xiàn)零件QPQ處理前后的平面度相差在0.03mm范圍內(nèi)。因此，相較于高頻淬火，QPQ技術(shù)具有變形量小、耐磨性高的特點(diǎn)，具有明顯優(yōu)勢(shì)。

　　(2)內(nèi)齒圈

　　內(nèi)齒圈零件是農(nóng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵零部件，其性能好壞直接影響整機(jī)的使用。零件材料多為中碳鋼或中碳合金鋼，目前，針對(duì)此類(lèi)零件多采用離子氮化或感應(yīng)淬火的方法進(jìn)行表面強(qiáng)化。

　　圖2為一種內(nèi)齒圈，其材料為42CrMo，熱處理工藝為調(diào)質(zhì)后進(jìn)行離子氮化，技術(shù)要求為，調(diào)質(zhì)硬度為246～270HBW，氮化層深0.5mm，表面硬度不小于500HV。但由于離子氮化成本高、處理時(shí)間長(zhǎng)，效率低;若改用感應(yīng)熱處理，雖然效率高，但由于零件壁薄，變形量大。鑒于此，利用QPQ技術(shù)進(jìn)行處理，處理后零件表面硬度可達(dá)770HV，滲層深度可達(dá)0.6mm，且?guī)缀鯚o(wú)變形，總體性能大大優(yōu)于前兩種工藝。

圖2 某種拖拉機(jī)內(nèi)齒圈

　　(3)活塞桿

　　活塞桿是農(nóng)機(jī)、汽車(chē)等行業(yè)常用的零部件，材料多用中碳合金鋼，由于使用環(huán)境惡劣，極易被腐蝕。目前，針對(duì)此類(lèi)零件多采用鍍鉻的方法進(jìn)行表面防護(hù)。

　　圖3為一種活塞桿，材料為40Cr，技術(shù)要求：調(diào)質(zhì)處理，硬度24～32HRC，鍍Cr，耐腐蝕性：鹽霧試驗(yàn)96h。但鍍鉻的耐腐蝕性差，在室溫下進(jìn)行中性鹽霧試驗(yàn)，48h便開(kāi)始出現(xiàn)銹蝕。而經(jīng)QPQ處理后，在室溫下進(jìn)行中性鹽霧試驗(yàn)，432h后才出現(xiàn)點(diǎn)蝕，其耐蝕性是鍍鉻的近10倍。

圖3 某種拖拉機(jī)活塞桿

　　(4)撥叉

　　撥叉是在汽車(chē)、工程機(jī)械、農(nóng)用機(jī)械的變速裝置中起決定性作用的關(guān)鍵重要件，目前撥叉主要材料為中碳鋼和中碳合金鋼。為增強(qiáng)叉口的耐磨性，多進(jìn)行感應(yīng)淬火和磷化處理。

　　圖4為一種撥叉，材料為45鋼，技術(shù)要求：叉口高頻淬火，層深0.8～2mm，硬度45～55HRC ，磷化處理。但由于叉口壁很薄，淬火層深不易控制，淬火質(zhì)量極不穩(wěn)定，不是淬透，就是無(wú)硬化層。

　　利用QPQ技術(shù)進(jìn)行處理，經(jīng)檢測(cè)表面硬度在510HV(約合50HRC)以上，層深0.4mm，由于處理溫度遠(yuǎn)低于相變溫度，零件幾乎無(wú)變形。

圖4 某種拖拉機(jī)撥叉

　　(5)短叉軸

　　短叉軸類(lèi)零件是農(nóng)機(jī)行業(yè)常用的零部件，在農(nóng)機(jī)與農(nóng)機(jī)具連接中起到不可或缺的作用，不僅要求具有良好的耐磨性，還要求較高的抗疲勞性能。目前其主要材料為中碳合金鋼，主要處理工藝為調(diào)質(zhì)加表面感應(yīng)淬火。

　　圖5為一種短叉軸，材料為42CrMo，技術(shù)要求：調(diào)質(zhì)硬度269～298HBW，高頻熱處理，花鍵部分表面硬度 52～57HRC，有效深度2～4mm(從表面測(cè)至硬度450HV處)，直徑42mm光軸，硬度不小于52HRC，層深2～4mm(從表面測(cè)至硬度450HV處)。

　　目前主要的問(wèn)題為直徑42mm光軸處耐磨性不佳，易磨出溝槽，叉子部位易生銹。

　　利用QPQ技術(shù)進(jìn)行處理，經(jīng)檢測(cè)零件表面硬度可達(dá)640HV，約合57HRC，滲層深度為0.35mm;在自制的摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)，QPQ處理后零件的耐磨性能大大高于感應(yīng)淬火零件;室溫下中性鹽霧試驗(yàn)檢測(cè)表明QPQ處理后零件的耐腐蝕時(shí)間可達(dá)200h，耐腐蝕性能優(yōu)越;但扭轉(zhuǎn)疲勞試驗(yàn)表明QPQ處理后零件的抗疲勞性能相較于感應(yīng)淬火零件有了大幅下降，下降約40%，這可能是由于QPQ處理影響了零件心部的調(diào)質(zhì)硬度。

　　3.結(jié)語(yǔ)

　　(1)QPQ處理后，材料為中碳合金鋼的滲層深度較大，可達(dá)0.6mm，材料為QT500-7的壓盤(pán)零件滲層較淺，只有0.16mm。

　　(2)QPQ處理后，零件的耐腐蝕性能得到大幅提升，中性鹽霧試驗(yàn)時(shí)間可達(dá)200h以上。

　　(3)QPQ處理前后，零件變形量微小，平面度變化范圍可控制在0.03mm以?xún)?nèi)。

　　(4)通過(guò)摩擦磨損對(duì)比試驗(yàn)可看出，中碳合金鋼QPQ處理后的耐磨性能較高頻淬火有大幅提高。

　　(5)QPQ技術(shù)不適用于有較高抗疲勞強(qiáng)度要求的零件。

　　重慶賽飛斯金屬材料有限公司是由成都賽飛斯金屬科技有限公司和重慶科學(xué)技術(shù)研究院于2010年 11月合資成立的一家股份制有限責(zé)任公司，是一家集科研、生產(chǎn)、貿(mào)易為一體的高新技術(shù)企業(yè)。專(zhuān)業(yè)從事各種黑色金屬材料QPQ表面改性技術(shù)的研究、開(kāi)發(fā)與加工服務(wù)。曾榮獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、四川省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)的殊榮。

　　公司現(xiàn)為國(guó)內(nèi)外近千家企業(yè)，提供產(chǎn)品加工和技術(shù)服務(wù),涉及到航空航天、軍工、汽車(chē)、摩托車(chē)、液壓機(jī)械、紡織機(jī)械、建筑機(jī)械、密封機(jī)械、電器開(kāi)關(guān)、機(jī)床零部件、工模具等多個(gè)行業(yè)。是中船重工、中國(guó)航天、長(zhǎng)安集團(tuán)、美國(guó)貝克休斯、GE、瑞士瓦錫蘭、日本洋馬、德國(guó)博世、寶馬等知名品牌的合格供應(yīng)商，在行業(yè)享有盛譽(yù)。

　　賽飛斯公司在多年來(lái)大量生產(chǎn)應(yīng)用的基礎(chǔ)上積累了豐富經(jīng)驗(yàn)。如今在成都、重慶、長(zhǎng)沙、合肥設(shè)有自己的生產(chǎn)基地，針對(duì)不同產(chǎn)品專(zhuān)業(yè)服務(wù)。已通過(guò)ISO9001：2015國(guó)際質(zhì)量體系認(rèn)證、GB/T24001-2016/ISO14001:2015環(huán)境管理體系認(rèn)證。

　　賽飛斯人秉承專(zhuān)業(yè)、專(zhuān)注、創(chuàng)新、服務(wù)、共贏的價(jià)值理念，以提升中國(guó)產(chǎn)品在市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力為己任，以更高的性?xún)r(jià)比、更環(huán)保、更具競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的產(chǎn)品為客戶(hù)創(chuàng)造價(jià)值，讓更多的客戶(hù)因我們的技術(shù)受益。