环模熔盐氮碳氧共渗工艺研究

摘要

QPQ技术的实质是在盐浴氮碳共渗之后，再进行盐浴氧化、抛光和二次氧化的工艺方法。QPQ技术在国内也被称作QPQ盐浴复合处理技术，其中“复合”的含义有较为深入的内涵。在工艺上是指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；性能上是耐磨性和耐蚀性的复合；技术上是热处理技术和防腐技术的复合。QPQ处理后的金属表面同时具有极高的耐磨性和耐蚀性，普通碳钢的耐磨性达到常规热处理的10倍以上，耐蚀性达到镀硬铬的20倍以上，而且工件的变形极小。由于QPQ技术的以上特征，其在汽车、模具等耐磨性要求较高的行业得到了广泛的应用，在世界范围内被德国、美国、英国、法国、瑞士、日本、印度等40多个国家所采用。
　　 在饲料生产行业中，制粒机是饲料生产工艺的关键设备，而环模是制粒机工作的心脏部件，也是制粒机最易磨损的零件之一。环模现在普遍采用真空淬火的热处理工艺进行处理，由于淬火导致工件变形较大，在淬火后还要进行后续的磨削加工，增加了生产的成本，同时，真空淬火处理的环模表面光洁度不够，在实际生产应用过程中容易出现堵机的现象。本论文针对环模在生产中使用的实际情况，对40Cr和3Cr13两种材料的试样进行氮碳氧共渗即QPQ处理，利用光学显微镜、XRD射线衍射仪、维氏硬度计等仪器对处理后试样的渗层厚度、硬度、耐磨性等性能指标进行检测分析，同时进行了QPQ试样与真空淬火试样的摩擦磨损对比试验。
　　 通过上述试验，获得了QPQ处理时氮化时间、氮化温度等工艺参数对40Cr和3Cr13材料盐浴氮碳氧共渗的影响规律，发现采用盐浴氮碳氧共渗技术，试样耐磨性可达到并且优于真空淬火热处理工艺，同时获得了3Cr13材料环模盐浴氮碳氧共渗的优化工艺。3Cr13要求盐浴温度580℃～600℃，盐浴氮化保温时间3～4小时。盐浴氧化工艺为400℃氧化0.5h。