必威·「BetWay」官方网站常用金属表面处理方式pdf表面处理方式： 金属： 1.喷砂 喷砂是利用压缩空气把石英砂高速吹出去对零件表面进行清理的一种方法。工厂里也叫吹 砂，不仅去锈，还可以顺带除油，对涂装来说非常有用。常用于零件表面除锈；对零件表面 修饰（市场卖的小型的湿式喷砂机就是这个用途，砂粒通常是刚玉，介质是水）；在钢结构 中，应用高强螺栓进行联接是一种比较先进的方法，由于高强联接是利用结合面之间的摩擦 来传力的，所以对结合表面的质量要求很高，这时必须用喷砂对结合表面进行处理。 喷砂用于形状复杂，易于用手工除锈，效率不高，现场环境不好，除锈不均匀。 一般的喷砂机都有各种规格的喷砂枪，只要不是特别小的箱体，都可以把枪放进去打干净。 压力容器的配套产品—封头采用喷砂方式清除工件表面的氧化皮，石英砂的直径为1.5m m～3.5mm. 有一种加工就是利用水作载体，带动金刚砂来加工零件的，就是一种喷砂。 2.喷塑 喷塑是为了提高防腐蚀能力，与喷砂结合更好，主要是因为结合力提高了导致质量提高。可 以增加防锈和美观效果 3.氮化和软氮化 氮化包括气体氮化、辉光离子氮化和软氮化，软氮化是一种通俗的叫法，严格的讲，软氮化 是一种以渗氮为主的低温氮碳共渗，主要特点是渗速快（2-4h ），但渗层薄（一般在0.4 下),渗层梯度陡，硬度并不低，如果是液体氮化，硬度甚至略高于气体氮化。 气体氮化可以做到深渗层，它的硬度梯度缓，比软氮化承受的载荷高，外观漂亮，缺 点是周期长，表面有脆性相，一般要有一道精加工（加工余量很小，一般1 丝到2 丝）。 辉光离子氮化有气体氮化的优点，在 0.4 ㎜渗层以下，渗速比气体氮化快的多，而且 表面不会有脆性相，可以局部氮化，缺点是成本略高，对形状复杂或带长孔的工件效果不好。 变形方面应该是辉光离子氮化变形最小，实际中相差很小，很多时候几乎一样。 为了缩短氮化周期，并使氮化工艺不受钢种的限制，在近年间在原氮化工艺基础上发展了软 氮化和离子氮化两种新氮化工艺。 软氮化实质上是以渗氮为主的低温氮碳共渗，钢的氮原子渗入的同时，还有少量的碳原子 渗入，其处理结果与一般气体氮化相比，渗层硬度较氮化低，脆性较小，故称为软氮化。 1 、软氮化方法分为：气体软氮化、液体软氮化及固体软氮化三大类。目前国内生产中应 用最广泛的是气体软氮化。气体软氮化是在含有活性氮、碳原子的气氛中进行低温氮、碳共 渗，常用的共渗介质有尿素、甲酰胺、氨气和三乙醇胺，它们在软氮化温度下发生热分解反 应，产生活性氮、碳原子。 活性氮、碳原子被工件表面吸收，通过扩散渗入工件表层，从而获得以氮为主的氮碳共渗层。 气体软氮化温度常用560-570℃，因该温度下氮化层硬度值最高。氮化时间常为2-3 小时， 因为超过2.5 小时，随时间延长，氮化层深度增加很慢。 2 、软氮化层组织和软氮化特点：钢经软氮化后，表面最外层可获得几微米至几十微米的 白亮层，它是由ε 相、γ`相和含氮的渗碳体 Fe3 （C，N）所组成，次层为的扩散层，它主 要是由γ`相和ε相组成。 软氮化具有以下特点： (1)、处理温度低必威·「BetWay」官方网站，时间短，工件变形小。 (2)、不受钢种限制，碳钢、低合金钢、工模具钢、不锈钢、铸铁及铁基粉未冶金材料均可 进行软氮化处理。工件经软氮化后的表面硬度与氮化工艺及材料有关。 3、能显著地提高工件的疲劳强度、耐磨性和耐腐蚀性。在干摩擦条件下还具有抗擦伤和 抗咬合等性能。 4、由于软氮化层不存在脆性ξ相，故氮化层硬而具有一定的韧性，不容易剥落。 因此，目前生产中软氮化巳广泛应用于模具、量具、刀具（如：高速钢刀具）等、曲轴、 齿轮、气缸套、机械结构件等耐磨工件的处理。 与渗氮区别主要是： 1.在一定温度下向试件表面渗入氮、碳，以渗氮为主，但非单纯渗氮。 2.处理时间比氮化短。 3.其表面白层相比渗氮白层而言脆性要小必威·「BetWay」官方网站。 4.软氮化应用的材料比较广泛。 5软氮化比普通氮化周期短，温度略低，因此变形更小，但硬度和氮化层厚度略差，且气体 软氮化无毒 4.QPQ QPQ盐浴氮化复合处理技术在机械易损件及工业易损件上的应用 一、什么是QPQ技术 “QPQ”是英文“Quench--Polish--Quench”的缩写。原意为淬火(快冷)一抛光一淬火(快 冷)，从专业上来讲，这种说法不够确切，但在国际上已经习惯地沿用至今。并被普遍采用。 QPQ技术是一种复合型技术，复合的含义，在方法上是指它是在氮化盐浴和氧化盐浴 两种盐浴中处理工件，实现了氮化工序和氧化工序的复合；渗层组织上是氮化物和氧化物的 复合；性能上是耐磨性和抗蚀性的复合；工艺上是热处理技术和防腐技术的复合。 通常硬化技术只能提高金属的耐磨性，防腐技术一般只能提高金属表面的抗蚀性，而 QPQ技术则可以同时大幅度提高金属表面的耐磨性和抗蚀性，而且提高的幅度比常规硬化 技术和防腐技术高10倍以上，因此它被称为冶金学领域内的性新技术。同时该技术还 具有工件几乎不变形、元公害、节能等优点。 QPQ技术的核心是其无公害的盐浴配方。该配方由德国迪高沙公司实行可口可乐式的 独家国际垄断，只向用户提供处理产品的已经熔化的成品盐和生产设备，从不提供盐浴配方。 世界上一些著名的大公司都从德国引进了成套设备技术。美国通用电器公司羁这项新技 术成功地取代了内燃机车缸套的镀硬铬工艺，消除了六价铬对环境的污染，并提高了缸套的 耐磨性和抗蚀性。美国康明斯公司乖J用此项技术解决了进、排气门的耐磨抗蚀问题。德国 大众轿车的凸轮轴，奥地利斯太尔重型汽车驱动桥减速器的内齿轮也采用了这项技术。该技 术几乎被日本所有汽车厂家采用，其中本田公司有五座大型自动化设备分设于国内外，处理 零件150多种，年处理量达6万吨。 现在该技术已被德国、美国、英国、法国、瑞士、奥地利、俄罗斯、日本、印度等40 多个国家采用，用于各种耐磨件和抗蚀件。 我国的戚墅堰机车车辆厂、山东潍坊柴油机厂、杭州汽车发动机厂等厂于八十年代末以 60--90 万美元从德国引进了成套设备技术，分别用于机车缸套，汽车曲轴等零件，但必须 高价从国外进口生产甩盐。 二、QPQ技术的特点 中国机械装备(集团)公司成都工具研究所经过长期试验研究，于上个世纪八十年代初期 率先打破了德国对这项技术的独家国际垄断，独立开发了成分独特的盐浴配方，其无公害水 平优于德国，达到国际领先水平。 我公司推广的QPQ技术实行大量生产已有十多年历史，现有用户已达100多家，应用 的产品有数百种之多。涉及到汽车、摩托车、纺织机械、轻化工机械、、枪械、机床、仪器 仪表、齿轮、模具、工具等几十个行业。该技术的生产用盐已销往朝鲜，。 由于该技术具有国际先进水平，并创造了很好的经济效益和社会效益，为国家作出了较 大贡献，被确定为国家级新产品，“九五“国家重点推广科技项目。先后荣获四川省科技进步 一等奖，国家科技进步二等奖等各种奖励。 从盐浴的有效成分，工艺过程，渗层的结构与性能等方面来说，我所的0P。技术与德 国技术几乎完全相同，但此外我所的QPQ技术还有以下特点： l、无公害水平高 我所独立开发的成分独特的氮化盐浴配方，其中添加了一种特殊的氧化剂，使盐浴中的 氰根含量仅为德国的1/10，无公害水平更高。 2、渗速快 与迪高沙公司的盐浴相比，我所的盐浴渗入速度更快，在氮化温度比迪高沙公司技术低 10℃的情况下可以达到同样的渗层深度。 3、设备简便实用，价格低廉 与迪高沙公司相比氮化盐浴不必通压缩空气。迪高沙公司的生产线为双轨密封设备，我 所为单轨开放设备，不仅便于操作维修，而且大大降低成本，因此成套设备的费用不到进口 的l/5。 4、生产用盐价格便宜 我所开发的QPQ技术生产用盐大部分采用普通工业原料，因此售价不到进口盐价格的 1/3，国内最低。 5、终身技术服务 可向用户提供QPQ生产线的主要设备，辅助设备，检测设备等全部设备，免费对用户 进行技术培训，到现场指导用户投产，长期对用户负责，并实行终身免费技术服务。 三、QPQ技术的工艺过程和渗层的影响因素 1、QPQ技术的基本工艺过程： 清洗剂清洗——清水漂洗——预热——盐浴氮化——盐浴氧化——冷水清洗——热水 清洗——自然干燥——浸油 经过大量工艺参数试验和长期生产实践的验证，最终确定，一般的结构零件的QPQ处 理工艺规范大体如下： 预热(空气炉)：350-400℃，20-30min 氮化(盐溶炉)：550-570℃，2-3h 氧化(盐溶炉)：370-400℃，15-20min 高速钢工具的氮化规范：530-560℃，10-40min Crl2MoV类钢的氮化规范：520-530℃，2h 根据工件的基体材料，使用条件等因素，对每种产品制定具体的生产工艺。 2、渗层形貌 QPQ 处理后的渗层组织，由外向内由三层组成：即氧化膜，化合物层，扩散层。图1 为金相显微镜下观察到的45 钢的渗层组织(由于制样保护的原因，一般很难观测到氧化膜)。 圈1 45 钢的渗层组织 ×360 氧化膜是铁的氧化物(Fe3O4)，可以提高金属表面的抚蚀性，美化工件的外观。皇与亿 舍物层一起构成了抗蚀性极高的综合抗蚀层。同时这层氧化膜对提高耐磨性也毒一定作用。 化合物层俗称白亮层，为铁的氮化物(Fe2—3N)，是QPQ 技术所形成的渗层组织中最 重要的部分。化合物层耐磨性极高，抗蚀性也极高，通常渗层质量的好坏多以化合物层的厚 度和致密度来衡量。 扩散层是氮渗入铁的晶格中形成的固溶体，它可以提高金属的疲劳强度，对提高普通碳 钢和低合金钢的耐磨性和抗蚀性作用不大，但高速钢、不锈钢等高合金钢的扩散层要硬度可 以达到1000HV 以上，因此有很高的耐磨性。 在化合物层最外面往往有一层海绵状或柱状多孔区，一般称之为疏松层。疏松层硬度低， 耐磨性差，通常认为它会影响产品的使用寿命，应加以控制。 3、渗层形成的影响因素 渗层形成的影响因素主要指氮化工序的氮化温度、氮化时间、氰酸根含量的影响，基 材料也对渗层有较大影响。 氮化温度的影响：化合物层的深度随着氮化温度的升高几乎成直线增加，但氮化温度对 化合物层的表面硬度影响较小。氮化温度超过570℃，疏松层会加重。 氮化时间的影响：化合物层的深度随着氮化时间的加长而增加，氮化时间增加到3 小 时以后，化合物层增加缓慢，疏松层加重。 氰酸根的影响：氰酸根含量的增加，会提高渗速，增加渗层的深度，因此氰酸根含量不 能太低，但过高的氰酸根含量也会加剧疏松的形成，因此氰酸根的含量应该控制在一定的范 围内。 氧化规范对化合物层的深度，硬度和致密度没有影响。 4、基体材料的选择与预先热处理 基体材料所含的合金元素不同直接影响到渗层的硬度和深度，通常认为合金元素可以提 高渗层硬度，而减少渗层深度；同时由于基体材料成分的不同，预先热处理的硬度不同，抗 回火能力不同，影响到QPQ 处理以后基体心部的硬度。 钢中的含碳量对化合物层深度影响不大，对渗层的表面硬度影响也不大。 常见材料在QPQ 处理前的预先热处理大体上有如下几种情况，现根据钢的含碳量和抗 回火能力的不同，分别加以说明。 低碳钢：20、20C 、20CrMo、18CrMnTi 等低碳钢、低碳合金钢一般都不作予先热处 理必威·「BetWay」官方网站，即使先进行淬火或正火，QPQ 处理后基体硬度也会大幅度下降。 中高碳钢：45、40C 、T12、GCrl5 等中高碳钢、中高碳低合金钢，由于抗回火能力并 不强，QPQ 处理后淬火硬度不能保持，这类材料如果要求较高的心部强度，QPQ 处理前应 该进行调质处理。 高合金钢：对于高速钢、Crl2MoV、3Cr2W8V、5CrMnM0 及 H13 等高合金钢，由于 具有很高的抗回火能力，所以在QPQ 处理前可以进行予先淬火。QPQ 处理后，工件基 仍然保持高硬度。 综上所述，对要求整体高硬度的工件，如切削工具和某些模具应选择抗回火能力高的 高合金钢，如高速钢、高铬钢等，并预先进行淬火，QPQ 处理后可以保持基体的高硬度。 对整体强度要求较高的工件，应选用中高碳的碳钢或低合金钢，并预先进行调质，QPQ 处 理后可以保证工件的整体强度。没有整体硬度或强度要求的工件可以选择廉价的低碳钢或中 碳钢，不必进行预先热处理。 常见材料的QPQ 处理规范，渗层的表面硬度和化合物层深度如表1。 表1 常用材料的处理规范及渗层硬度深度 四、QPQ 技术的渗层性能 1、极高的耐磨性 在试验室进行的严格的滑动磨损试验(图2)表明，40Cr 钢经QPQ 处理后，耐磨性可以 达到常规淬火的30 倍，低碳钢渗碳淬火的14 倍，离子氮化的2．8 倍，镀硬铬的2 ．1 倍。 对45 钢进行的滚动磨损试验取得了与滑动磨损试验类似的结果。 图2 滑动磨损试验比较图 2、极好的抗蚀性 (1)露天放置试验 在四川盆地潮湿的条件下，进行了室外露天遮雨放置试验，这更接近大多数产品的存放 条件。试验结果如表3，45 钢经QPQ 处理后，抗蚀性可以达到镀硬铬的16 倍，lCrl3 不锈 钢的26 倍，1Crl8Ni9Ti 不锈钢的4 ．5 倍。 表2 露天放置抗蚀性比较试验 序号 试样种类 开始生锈时间（天） 相对抗蚀性比 1 QPQ 处理（45 钢） 364 1 2 lCrl8Ni9Ti 80 1 ／4.5 3 镀装饰铬 55 1 ／6.6 4 镀硬铬 23 1 ／16 5 lCrl3 14 1 ／26 6 发黑 5 1 ／73 (2)盐雾试验 在试验室条件下进行了标准的5 ％NaCl 水溶液盐雾试验(图3)表明，经QPQ 处理的45 钢抗盐雾腐蚀能力为1Crl8Ni9Ti 不锈钢的5 倍，镀装饰铬的35 倍，1Crl3 不锈钢的40 倍， 镀硬铬的70 倍，发黑的280 倍。 图3 盐雾试验抗蚀性比较图 3、良好的耐疲劳性能 QPQ 技术可以使钢、铁材料的疲劳强度提高20 一200 ％。疲劳强度提高幅度的大小受 基体材料的种类、予先处理状态、QPQ 处理的工艺参数等因素的影响。 对调质状态的45 钢进行的滚动弯曲疲劳试验表明，QPQ 处理后疲劳强度提高 40 ％多。 4、极微小的变形 由于QPQ 技术的处理温度低于钢的相变温度，处理过程中基体上不会发生组织转变， 因此没有组织应力产生。所以它比发生组织转变的常规淬火、高频淬火、渗碳淬火所产生的 变形小得多。 处理前后工件尺寸形状变化极小是QPQ 处理技术的一大特点，利用这一特点解决了很 多常规方法无法解决的变形难题。在正常情况下，处理前后工件尺寸的变化量大约为 0.01mm 左右，通常外径增大O.005mm，内孔缩小O.005mm。 五、QPQ技术与相邻技术比较 1、与盐浴软氮化比较 首先由于盐浴软氮化的盐浴中含有1—3％的氰根，清洗工件的排放水污染环境,这种方 法现在已经被禁止使用。QPQ技术则不污染环境，完全符合环保排放标准。 其次盐浴软氮化盐浴中的有效成分氰酸根的含量仅为16--28％，QPQ技术渗氮盐浴中 的氰酸根含量高达32—38％。因此盐浴中的氮势更高，渗速更快，渗层的耐磨性 更高。 由于QPQ技术比盐浴氮化增加一道氧化工序，使化合物层钝化，大大提高抗蚀能力。 同时在化合物层外面生成抗蚀性很强的的 Fe3O4氧化膜，因此QPQ技术的抗蚀性远远高 于盐浴软氮化。 2、与气体软氮化和离子氮化比较 气体软氮化虽然不用氰化物作原料，但反应产物中仍然含有剧毒的氰化氢气体。例如， 由氨气和吸热式气体构成的软氮化气氛中，氰化氢含量高达620×10-6，即使在气体排放口 点燃也达不到排放标准。因此气体软氮化并非无公害。 国外对盐浴软氮化与气体软氮化及离子氮化技术进行了严格的磨损试验，其结果是盐浴 渗氮的耐磨性最好，最稳定，而气体软氮化及离子氮化质量不稳定，耐磨性高低相差很多。 QPQ技术不仅耐磨性比气体软氮化和离子氮化高，抗蚀性更是气体软氮化和离子氮化无法 与之相比的。 3、与渗碳和碳氮共渗比较 工件渗碳淬火以后得到的表面渗层组织为淬火回火状态的含碳马氏体，有时含有一定量 的Fe3C碳化物。碳氮共渗工件淬火后的表面渗层组织不是单纯的马氏体，其中含有少量的 氮，所以耐磨性比渗碳件高。QPQ技术的主体工艺是盐浴渗氮，盐浴渗氮的表面层为氮化 物层，含氮的浓度远远高于氮碳共渗，因此QPQ技术的耐磨性比渗碳和碳氮共渗高得多。 采用QPQ处理代替渗碳和碳氮共渗，除了提高耐磨性以外，常常是为了减少工件的变 形，当然，有时也为了提高工件的抗蚀性。 4、与高频淬火和整体淬火比较 由于QPQ技术的工艺温度低，在钢的相变点以下，因此与高频淬火和整体淬火相比， 工件的变形小得多。高频淬火和整体淬火件改用此技术，除了提高耐磨性外，大都为了解决 淬火变形问题。 QPQ技术代替整体淬火的前提条件是处理后工件的整体强度能够达到技术要求，必要 时工件可以予先进行正火或调质。对尺寸小于5mm 的薄件、小件QPQ处理后整体强度有 较大幅度的提高，可以考虑不必进行预先热处理。 5、与电镀抗蚀技术比较 即使碳钢经QPQ 处理以后，也具有极高的抗蚀性。QPQ 处理后的抗蚀性与铜镍铬三 层复合镀处于同一水平，远远高于镀硬铬，镀装饰铬，镀镍。 同时应指出，除镀硬铬以外，一般的电镀防护层不具备高的耐磨性，而QPQ技术赋予 金属的耐磨性比普通的硬化技术还高。 常规的镀铬技术存在着严重的环境污染问题,其六价铬离子的公害问题比氰化物的危害 还大，并且难以消除。 另外，与电镀技术相比，QPQ技术成本低廉，它的投资成本和能源成本均不到镀

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