H13作为应用较为广且具有代表性的热作模具钢,在高温下因拥有较高的热硬性、冲击韧性、耐磨性以及切削加工性,所以通常应用于热挤压和压铸模具的制造。由于H13模具钢在服役过程中表面会受到一定程度的磨损与腐蚀,所以利用表面技术来提高H13模具钢的性能,延长使用寿命具有重要的意义。经过工研所QPQ处理后,表面硬度增加,由基体的490HV增加到1100HV,且磨损失重量不到基体的十分之一,造成该现象的原因是经过QPQ工艺处理后,CrN和Fe2~3N等高硬度、高耐磨氮化物以及低摩擦系数Fe3O4形成于H13模具钢表面,使其表现出良好的抗磨损性能。QPQ表面处理可以增加刀具的表面硬度,提高其抗磨损能力。摩托车QPQ表面强化
工研所QPQ表面复合处理技术在汽车、摩托车、纺织机械、轻化工机械、工程机械、农业机械、仪器仪表、机床、齿轮、工具、具等行业有广泛的应用前景。随着现代机器制造业的发展,对金属材料的性能提出了更高的要求,另一方面由于在环保方面的严格限制,很多老的污染环境的表面强化和防腐技术纷纷被淘汰。在这种形势下,环保的低温盐浴复合处理技术——QPQ更符合当下的需求。当年,这种技术不仅原料无毒,并且做到了全工艺过程环保,因此获得德国环保奖。同时这种新的表面强化改性技术比普通常规强化方法可以成数量级地提高金属表面的耐磨性和耐蚀性。低温QPQ替代镀硬铬QPQ表面处理可以提高刀具的抗氧化性能。
软氮化和硬氮化是两种不同的表面处理技术,硬氮化工艺又称为渗氮,应用于载荷大、接触疲劳相对要求高的工件,强调渗层深度的工件,方法上分为气体渗氮和离子渗氮,渗氮处理的温度通常在480~540℃范围(既要保持工件的心部的调质硬度又要使渗氮层的硬度达到要求值),处理的时间随着深度的不同而不同,一般为15~70h,甚至更长;软氮化工艺又称氮碳共渗或铁素体氮碳共渗,工研所QPQ是作为典型的软氮化,在500~580℃下对钢件表面同时渗入氮、碳原子的化学表面热处理工艺,渗氮为主,渗入少量的碳,碳的加入使表面化合物层(白亮层)的形成和性能得到改善,氮碳共渗适合范围很广,几乎适用于所有常用的钢种和铸铁。
在金属成型领域,压铸模、挤压模、锻模以及拉伸模等模具扮演着至关重要的角色。这些模具不仅要求具备很高的强度,以抵抗成型过程中的巨大压力,还要求具有良好的抗变形能力和抗磨损能力,确保成型件的精度和质量。为了达到这些要求,模具在生产过程中必须经历严格的热处理,以增强其整体强度。然而,为了进一步延长模具的使用寿命,热处理之后还需进行QPQ处理。工研所的QPQ处理技术通过特定的化学反应,在模具表面形成一层厚度超过10微米的化合物层。这层化合物层主要由氮化物、碳化物等硬质物质构成,极大地提高了模具表面的耐磨性,减少了因摩擦而产生的磨损。同时,化合物层以下的扩散层通过元素扩散增强了材料的微观结构,从而提高了模具的疲劳强度。得益于QPQ处理带来的这些明显优势,模具的使用寿命通常可以延长2倍以上。这不仅降低了生产成本,还提高了生产效率和产品质量,为金属成型行业带来了明显的效益。成都工具研究所有限公司利用QPQ表面处理技术,使刀具具有更好的切削稳定性。
QPQ是英文“Quench-Polish-Quench”的首字母缩写,释义为“淬火-抛光-淬火”。抛光是产品进行精细化处理的一种手段,还有喷丸(抛丸)、喷砂、研磨。可根据产品的技术要求(如外光要求、粗糙度要求、盐雾时间要求)选择合适的精细化处理方式。抛光是指利用机械、化学或者电化学的方式使工件表面粗糙度降低,以获得光亮平整的表面,QPQ常见的抛光方式有振动抛光、杆式抛光、布伦抛光以及羊毛刷手动抛光等;喷丸主要通过去除工件表面的疏松层与氧化膜来提供工件的机械性能和防腐性能,经过工研所QPQ处理的42CrMo工件进行抛丸处理,发现工件表面氧化膜去除,化合物层完好,耐蚀性提高;喷砂的破坏力强于喷丸,在使用过程中通常使用80目以上的玻璃砂,喷砂工艺不仅应用于后处理上,对于某些不锈钢产品,为确保产品外观,在QPQ处理前也需要进行喷砂处理以消除表面残余应力;研磨是通过研具与工件在一定压力下的相对运动对工件表面进行精整加工,主要应用于表面粗糙度较高、精密零件采用的工艺,加工精度可达IT5~01,表面粗糙度可达Ra0.63~0.01μm,研磨方法一般可分为湿研、干研和半干研,目前使用较多的一般是铜棒研磨。QPQ表面处理可以使刀具具有更高的切削精度。凸轮轴QPQ替代软氮化
成都工具研究所有限公司的QPQ表面处理技术可以使刀具表面更加光滑,减少摩擦阻力。摩托车QPQ表面强化
发黑处理的原理是使金属表面产生一层黑色的氧化膜,以隔绝空气达到防锈的目的,但是根据零件的不同,有时不会变为黑色,如Q235钢在550℃高温下氧化形成的氧化膜呈蓝色,在130-150℃高温下形成的氧化膜呈黑色。该工艺形成的氧化膜层厚度约0.5-1.5μm,且无硬度提升。发黑处理后的金属零件表面的防锈油一旦挥发殆尽,则会变得易于生锈。而经工研所QPQ处理后的金属表面形成一层硬度较高的氮化物层,通常碳钢材料可形成10-20μm的白亮层,这种氮化层具有极高的硬度和耐磨性,能够有效提高金属制品的表面硬度、耐磨性和耐蚀性。摩托车QPQ表面强化