在精密机械制造中,零件表面往往既要耐磨、耐蚀,又要尽量减少热处理带来的尺寸变化。对于这类需求,QPQ是一种较成熟的表面复合处理技术。它通过盐浴渗氮与盐浴氧化,在工件表面形成氮化物和氧化物复合渗层,从而提升表面硬度、耐磨性和防腐性能,同时具有几乎不变形的特点。

与常规QPQ相比,深层QPQ进一步提升了渗层能力。常规QPQ技术的批量应用渗氮温度区间为500-580℃,化合物层通常为15-20μm;而深层QPQ技术的批量应用渗氮温度区间为590-650℃,可将化合物层厚度提高到30-40μm以上1015。这意味着在合适材料和工艺条件下,零件表面可获得更强的耐磨支撑和更高的服役稳定性。
性能提升方面,中碳钢经QPQ处理后,耐磨性可达常规淬火的30倍、低碳钢渗碳淬火的14倍,盐雾抗蚀性可达镀硬铬的70倍。若进一步采用深层QPQ,45钢在滑动磨损实验中的耐磨性可达到普通QPQ处理的4倍,失重实验抗蚀性可达到普通QPQ处理的12倍,冲击韧性约为普通QPQ处理的1.98倍。如果结合密封剂使用,盐雾试验抗蚀性还可达到300h以上。
除性能外,QPQ的一项突出优势是工件处理后尺寸变化很小。QPQ处理后工件几乎不变形,属于变形最小的硬化技术之一,特别适合对精度和可靠性要求较高的零部件。因此,在齿轮、模具、轴类、紧固件以及部分工具零件中,QPQ常被用于解决“既要表面强化、又怕热处理变形”的工艺矛盾。
QPQ主要适用于含铁黑色金属材料,包括结构钢、工具钢、不锈钢、耐热钢、铸钢、铸铁及铁基粉末冶金件等。目前,成都工具研究所已形成常规QPQ、低温QPQ、深层QPQ等不同工艺体系,可根据零件材料、精度要求、渗层深度及耐蚀指标进行匹配。
