高效换热翅片管精密刀片qpq处理工艺研究
盐浴复合QPQ处理技术主要用于提高金属表面的抗磨损和耐腐蚀的性能。作为一项冶金学领域的重大突破，实现了热处理技术和防腐技术的联合使用。它比普通热处理技术更好的的提高了金属的耐磨性，且抗腐蚀性比镀铬等耐腐蚀技术更高，其处理过程也可以使工件不变形。此技术大大降低生产成本，提高生产效率。作为一种无公害更高的处理技术，该技术在世界范围内得到了快速发展，具有广阔的应用前景。本实验根据翅片管刀片的实际使用情况，对低碳钢刀片进行了QPQ盐浴复合处理，并利用光学显微镜，XRD衍射仪，维氏硬度计，扫描电镜对处理后的渗层厚度，硬度，成分等进行了分析。为了研究渗氮温度和时间对获得的表面渗层的影响，本实验通过在不同氮化温度(540℃、560℃、580℃、600℃、620℃）与不同氮化时间（60min、90min、120min、150min）下分别进行多组实验。结果表明在氮化温度在540℃至620℃之间，随着温度的增加，化合物层逐渐增加，而同一温度，随时间增加，化合物层厚度增加。同时也通过维氏硬度计的测量，获得了硬度随深度的变化规律。关键词：QPQ技术；微观组织；硬度； 目录
第一章 绪论 1
1.1 前言 1
1.2 QPQ盐浴复合技术简介 2
1.2.1 QPQ盐浴复合技术发展过程 2
1.2.2 QPQ盐浴复合处理技术的工艺过程及各工序作用 2
1.2.3 QPQ盐浴复合处理中的化学反应 4
1.3 QPQ盐浴复合技术的渗层组织 5
1.3.1渗层的形成 5
1.3.2 氧化膜 5
1.3.3 疏松层 5
1.3.3 化合物层 6
1.3.4 扩散层 6
1.4 QPQ与相关技术对工件性能比较 7
1.4.1 与普通热处理相比对摩擦性能影响 7
1.4.2对耐蚀性的影响 7
1.4.3 对疲劳强度和韧性的影响 8
1.4.4 对工件变形情况影响 8
1.5 QPQ盐浴复合技术的最新进展 9
1.5.1 QPQ盐浴复合技术理论研究方面的进展 9<
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层 6
1.4 QPQ与相关技术对工件性能比较 7
1.4.1 与普通热处理相比对摩擦性能影响 7
1.4.2对耐蚀性的影响 7
1.4.3 对疲劳强度和韧性的影响 8
1.4.4 对工件变形情况影响 8
1.5 QPQ盐浴复合技术的最新进展 9
1.5.1 QPQ盐浴复合技术理论研究方面的进展 9
1.5.2 QPQ盐浴复合技术工艺研究进展 9
第二章 材料制备与试验方法 11
2.1材料与设备 11
2.1.1实验材料 11
2.2.2 工艺参数 15
2.3材料性能及结构测试 16
2.3.1截面硬度分析 16
2.3.2渗层微观结构分析 17
第三章 结果与讨论 19
3.1渗层金相组织 19
3.2 化合物层相分析 21
3.3 扫描电镜金相分析 24
3.4 渗层硬度 25
结论 30
致谢 31
参考文献 32
第一章 绪论
1.1 前言
从工业革命的蒸汽机到如今全世界机械制造业全自动化，这一巨大变化展示了各行各业这几百年的不断的发展，与此同时也需要性能更优的金属材料来满足产品的加工和使用要求，而对于如今的很多金属表面的强化和抗蚀技术，它们已经很难满足。例如切削刀具行业，由于新型材料的使用，使得难加工的工件越来越多，这对于提高刀片的表面硬度和抗磨损性来说，是一个新的难题。另一方面，在环保方面的限制越来越严格，人们更加希望拥有可以不破坏环境的生产技术手段。这也直接促使人们急切的去开发新的效果更好的且无公害的表面强化和防腐技术。
德国迪高沙公司依靠其强大的技术实力和其在盐浴技术开发过程中长期积累的经验，很快的开发出了一种与过去截然不同的盐浴复合处理技术。随后世界各国开始先后引进该技术，当此低温盐浴复合技术传到美国以后，科林公司对此盐浴技术的工艺又进一步做了调整，增加了两道新的工序。当完成对工件盐浴复合技术处理之后，再对其进行抛光和再氧化。而这次的技术改进后，就形成了现在被大家认知的“QPQ”技术。它不仅使零件表面的粗糙度大大降低，使其外观变得精美漂亮，更使零件表面的抗蚀性和耐腐蚀性得到了进一步的改善和提高。随着科研工作者者对盐浴成分和工艺等各方面的不断研究，QPQ技术也得到了进一步的优化改善，使这种技术不但实现了原料的无毒，而且在整个工艺过程中不会污染环境，实现了无公害。
如今QPQ盐浴复合技术的应用已经极为广泛，新的发展与研究也相当迅速。国内外包括德国、日本、英国、法国、俄罗斯等几十个国家，近千家用户都大量采用此技术，涉及包括车辆，机械和工模具等很多个行业。
1.2 QPQ盐浴复合技术简介
1.2.1 QPQ盐浴复合技术发展过程
二十世纪初，气体渗氮法作为一种可以在金属表面生成硬化层的热处理工艺被发明出来。而此氮化物硬化层的生成是利用氨分解产生的氮原子渗入金属表面。随后液体渗氮法被提出来，起源于1929年，这种全氰化物的低温液体渗氮技术也被称为氰化。20世纪40年代，液体渗氮法在欧洲一些国家被用于处理高速钢刀具，但只限于处理结构钢，来提高抗蚀性。而对于高速钢外的一些其他钢种，还无法适用于该技术。该技术在使用时，其新配制好的氰化物盐浴并不能立即投入到生产使用中，必须经过长时间的时效后才可以。因此，为了提高生产效率，迪高沙公司在1954年开发了向氰化物盐浴中通空气的新的渗氮法。1959年该技术被美国引进，1961年又被日本引进。新的方法的发明使盐浴的时效时间大大的缩短,提高了生产效率，还明显的提高了盐浴中的氰酸根的含量,降低了渗层的脆性。慢慢的该技术开始用于其它钢种的表面处理。从20世纪60年代初到70年代中期液体渗氮法被越来越多的国家和企业所使用。但到了70年代中期,由于该技术的大量使用，环境开始被其破坏。社会生产发展中对工业污染的限制,渐渐地使该技术的应用量大幅下降。在70年代中期以后，为了该创新技术不被限制淘汰，德国迪高沙公司又重新改善了盐浴配方，研制出了不含氰化物的原料，但能制成氰酸根含量很高的盐浴，从而使得该技术应用量又开始逐渐增加。同时又配制了一种能够分解工件从渗氮盐浴中带出来的，由于氰酸根分解而产生的少量氰根的氧化盐浴,不仅实现了盐浴的原料无毒，更进一步实现了清洗工件的水的无毒排放,从而从根本上解决了该技术使用时带来的污染环境的问题。该技术被我国引进后，在盐浴配方和相关设备方面，得到了进一步的改善和发展。经过不断地研究和实验，我国成都工具研究所在1985前后独立开发了新的渗氮盐浴，盐浴中的有害氰根含量低于0.2％，仅为德国的1/10,达到了国际领先水平。
1.2.2 QPQ盐浴复合处理技术的工艺过程及各工序作用
处理工艺过程大致表示为:装卡和除锈去油—样品预热—氮化盐浴—氧化盐浴—抛光—二次氧化—样品浸油。
装卡：其作用是可以使工件可以成批的进炉或出炉。在装卡的过程中，不能一次性放太多的工件在卡具中，因为如果工件过多，可能会引起盐浴溢出坩埚，带来不必要的危险，所以一般工件的总体积不得超过盐浴容积的1/3。通常装卡过程中不允许把工件堆装，工件与工件之间也不允许平面与平面互相接触，导致盐浴无法与工件表面的接触，影响渗层质量和外观。带不通孔或凹槽的工件，应将不同孔或凹槽向下，否则在出炉时，工件会带出大量的熔盐。这不仅会造成不必要的浪费，又会因为带有熔盐的工件放入氧化盐浴里时，会发生剧烈反应，使得高温盐浴飞溅，造成不必要的伤害。为了减少工件变形，杆件、板件应垂直装卡。
除锈去油：这是进行预热前的重要处理工序，其对工件的外观和渗层质量至关重要。对于除锈，工件表面的锈会严重影响氮化和氧化过程中氮原子和氧原子的渗入，所以工件表面存在锈迹，且工件不是很多，锈迹也比较少时，可以用砂纸将表面的锈迹磨去。对于去油，根据国外的大量研究表明，切削获得工件或样品时，会在表面留下切削时用到的切削液、油脂，也可能存在一些金属清洗剂，对于这些残留在工件表面
第一章 绪论 1
1.1 前言 1
1.2 QPQ盐浴复合技术简介 2
1.2.1 QPQ盐浴复合技术发展过程 2
1.2.2 QPQ盐浴复合处理技术的工艺过程及各工序作用 2
1.2.3 QPQ盐浴复合处理中的化学反应 4
1.3 QPQ盐浴复合技术的渗层组织 5
1.3.1渗层的形成 5
1.3.2 氧化膜 5
1.3.3 疏松层 5
1.3.3 化合物层 6
1.3.4 扩散层 6
1.4 QPQ与相关技术对工件性能比较 7
1.4.1 与普通热处理相比对摩擦性能影响 7
1.4.2对耐蚀性的影响 7
1.4.3 对疲劳强度和韧性的影响 8
1.4.4 对工件变形情况影响 8
1.5 QPQ盐浴复合技术的最新进展 9
1.5.1 QPQ盐浴复合技术理论研究方面的进展 9<
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
层 6
1.4 QPQ与相关技术对工件性能比较 7
1.4.1 与普通热处理相比对摩擦性能影响 7
1.4.2对耐蚀性的影响 7
1.4.3 对疲劳强度和韧性的影响 8
1.4.4 对工件变形情况影响 8
1.5 QPQ盐浴复合技术的最新进展 9
1.5.1 QPQ盐浴复合技术理论研究方面的进展 9
1.5.2 QPQ盐浴复合技术工艺研究进展 9
第二章 材料制备与试验方法 11
2.1材料与设备 11
2.1.1实验材料 11
2.2.2 工艺参数 15
2.3材料性能及结构测试 16
2.3.1截面硬度分析 16
2.3.2渗层微观结构分析 17
第三章 结果与讨论 19
3.1渗层金相组织 19
3.2 化合物层相分析 21
3.3 扫描电镜金相分析 24
3.4 渗层硬度 25
结论 30
致谢 31
参考文献 32
第一章 绪论
1.1 前言
从工业革命的蒸汽机到如今全世界机械制造业全自动化，这一巨大变化展示了各行各业这几百年的不断的发展，与此同时也需要性能更优的金属材料来满足产品的加工和使用要求，而对于如今的很多金属表面的强化和抗蚀技术，它们已经很难满足。例如切削刀具行业，由于新型材料的使用，使得难加工的工件越来越多，这对于提高刀片的表面硬度和抗磨损性来说，是一个新的难题。另一方面，在环保方面的限制越来越严格，人们更加希望拥有可以不破坏环境的生产技术手段。这也直接促使人们急切的去开发新的效果更好的且无公害的表面强化和防腐技术。
德国迪高沙公司依靠其强大的技术实力和其在盐浴技术开发过程中长期积累的经验，很快的开发出了一种与过去截然不同的盐浴复合处理技术。随后世界各国开始先后引进该技术，当此低温盐浴复合技术传到美国以后，科林公司对此盐浴技术的工艺又进一步做了调整，增加了两道新的工序。当完成对工件盐浴复合技术处理之后，再对其进行抛光和再氧化。而这次的技术改进后，就形成了现在被大家认知的“QPQ”技术。它不仅使零件表面的粗糙度大大降低，使其外观变得精美漂亮，更使零件表面的抗蚀性和耐腐蚀性得到了进一步的改善和提高。随着科研工作者者对盐浴成分和工艺等各方面的不断研究，QPQ技术也得到了进一步的优化改善，使这种技术不但实现了原料的无毒，而且在整个工艺过程中不会污染环境，实现了无公害。
如今QPQ盐浴复合技术的应用已经极为广泛，新的发展与研究也相当迅速。国内外包括德国、日本、英国、法国、俄罗斯等几十个国家，近千家用户都大量采用此技术，涉及包括车辆，机械和工模具等很多个行业。
1.2 QPQ盐浴复合技术简介
1.2.1 QPQ盐浴复合技术发展过程
二十世纪初，气体渗氮法作为一种可以在金属表面生成硬化层的热处理工艺被发明出来。而此氮化物硬化层的生成是利用氨分解产生的氮原子渗入金属表面。随后液体渗氮法被提出来，起源于1929年，这种全氰化物的低温液体渗氮技术也被称为氰化。20世纪40年代，液体渗氮法在欧洲一些国家被用于处理高速钢刀具，但只限于处理结构钢，来提高抗蚀性。而对于高速钢外的一些其他钢种，还无法适用于该技术。该技术在使用时，其新配制好的氰化物盐浴并不能立即投入到生产使用中，必须经过长时间的时效后才可以。因此，为了提高生产效率，迪高沙公司在1954年开发了向氰化物盐浴中通空气的新的渗氮法。1959年该技术被美国引进，1961年又被日本引进。新的方法的发明使盐浴的时效时间大大的缩短,提高了生产效率，还明显的提高了盐浴中的氰酸根的含量,降低了渗层的脆性。慢慢的该技术开始用于其它钢种的表面处理。从20世纪60年代初到70年代中期液体渗氮法被越来越多的国家和企业所使用。但到了70年代中期,由于该技术的大量使用，环境开始被其破坏。社会生产发展中对工业污染的限制,渐渐地使该技术的应用量大幅下降。在70年代中期以后，为了该创新技术不被限制淘汰，德国迪高沙公司又重新改善了盐浴配方，研制出了不含氰化物的原料，但能制成氰酸根含量很高的盐浴，从而使得该技术应用量又开始逐渐增加。同时又配制了一种能够分解工件从渗氮盐浴中带出来的，由于氰酸根分解而产生的少量氰根的氧化盐浴,不仅实现了盐浴的原料无毒，更进一步实现了清洗工件的水的无毒排放,从而从根本上解决了该技术使用时带来的污染环境的问题。该技术被我国引进后，在盐浴配方和相关设备方面，得到了进一步的改善和发展。经过不断地研究和实验，我国成都工具研究所在1985前后独立开发了新的渗氮盐浴，盐浴中的有害氰根含量低于0.2％，仅为德国的1/10,达到了国际领先水平。
1.2.2 QPQ盐浴复合处理技术的工艺过程及各工序作用
处理工艺过程大致表示为:装卡和除锈去油—样品预热—氮化盐浴—氧化盐浴—抛光—二次氧化—样品浸油。
装卡：其作用是可以使工件可以成批的进炉或出炉。在装卡的过程中，不能一次性放太多的工件在卡具中，因为如果工件过多，可能会引起盐浴溢出坩埚，带来不必要的危险，所以一般工件的总体积不得超过盐浴容积的1/3。通常装卡过程中不允许把工件堆装，工件与工件之间也不允许平面与平面互相接触，导致盐浴无法与工件表面的接触，影响渗层质量和外观。带不通孔或凹槽的工件，应将不同孔或凹槽向下，否则在出炉时，工件会带出大量的熔盐。这不仅会造成不必要的浪费，又会因为带有熔盐的工件放入氧化盐浴里时，会发生剧烈反应，使得高温盐浴飞溅，造成不必要的伤害。为了减少工件变形，杆件、板件应垂直装卡。
除锈去油：这是进行预热前的重要处理工序，其对工件的外观和渗层质量至关重要。对于除锈，工件表面的锈会严重影响氮化和氧化过程中氮原子和氧原子的渗入，所以工件表面存在锈迹，且工件不是很多，锈迹也比较少时，可以用砂纸将表面的锈迹磨去。对于去油，根据国外的大量研究表明，切削获得工件或样品时，会在表面留下切削时用到的切削液、油脂，也可能存在一些金属清洗剂，对于这些残留在工件表面
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