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    qpq表面處理對銷軸的影響

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    qpq表面處理對銷軸的影響

    發布日期:2021-12-17 作者: 點擊:

    qpq表面處理對銷軸的影響

    通過對調質后27SiMn銷軸進行QPQ處理,分別對試樣進行常規力學性能試驗、金相分析和中性鹽霧試驗,并與鍍鋅27SiMn銷軸進行耐蝕性比較。結果表明,QPQ處理后27SiMn銷軸表面硬度大幅提高,增加了銷軸的耐磨損性能,強度、沖擊功略微下降,但仍滿足使用要求。與鍍鋅27SiMn銷軸相比,QPQ處理后耐蝕性大幅提高。

    27SiMn鋼因其較好的綜合性能和較低的價格廣泛應用于液壓支架領域,特別是銷軸等連接件,在使用時通常承受較大載荷作用,易發生磕碰、磨損、銹蝕,甚至斷裂,再加上煤礦井下惡劣的使用環境,常規防銹措施難以滿足使用要求 [1] 。目前公司此類零件的處理工藝一般為調質+鍍鋅處理方式,由于鍍鋅處理耐蝕性能較差,且易出現褪色、脫落等一系列問題,迫切需要一種更優的表面處理方法。

    “QPQ”是英文“Quench-Polish-Quench”的縮寫,原意為淬火-拋光-淬火,在國內把其稱作QPQ鹽浴復合處理技術。QPQ技術在20世紀70年代由德國公司發明,經過幾十年的不斷發展改進,應用范圍越來越廣。目前,QPQ處理技術廣泛應用于汽車、機床、電子零件和工程機械行業中,使重要受載零件獲得高耐磨性、高耐蝕性、高抗疲勞性以及畸變量小的特性。由于該技術具有上述眾多優點,引起各方廣泛關注。

    本文對液壓支架用27SiMn鋼銷軸先調質然后進行QPQ處理,研究了QPQ處理后零件的力學性能、微觀顯微組織及耐腐蝕性能,并與鍍鋅件性能進行比對,分析了QPQ處理替代鍍鋅應用于銷軸表面防護處理的可行性。

    1. 試樣制備及試驗方法

    試驗用27SiMn銷軸直徑為 φ 80mm,長度為200mm,經車削磨削加工使其表面粗糙度達到1.6μm,試驗用導向套、活塞由于表面存在溝槽及螺紋,無法上磨床,經車削加工后表面粗糙度為3.2μm,調質硬度均為240~280HBW,調質工藝見表1所示。將工件依此進行:去油清洗→預熱(400~450℃,10~40min)→鹽浴滲氮(500~600℃,10~180min)→鹽浴氧化(350~450℃,10~20min)→拋光→二次氧化(350~450℃,30~40min)→去鹽清洗→干燥→浸油。

    采用三思擺錘沖擊試驗機測試V型缺口試樣在室溫的沖擊吸收能量,拉伸試驗設備為******電子試驗機,取樣位置按照GB/T2975—1998《力學性能試驗取樣位置及試樣制備》標準取樣,試驗結果如表2所示。

    2. 試樣結果與分析

    (1)力學性能分析 拉伸試驗依據G B/T228.1—2010《金屬材料 拉伸試驗******部分:室溫試驗方法》進行,沖擊試驗依據GB/T 229—2007《金屬材料 夏比擺錘沖擊試驗方法》,硬度測試則是依據GB/T 231.1—2009《金屬材料 布氏硬度試驗 第1部分:試驗方法》。上述兩組試驗進行拉伸試驗求平均值,綜合力學性能如表2所示。

    試驗結果表明,由于QPQ過程中鹽浴滲氮溫度較高,相當于二次回火,使工件的強度、沖擊吸收能量略有下降,但下降幅度小,仍能滿足使用要求。QPQ處理后試樣表面硬度大幅提高,提高了零件的耐磨損性能。

    (2)顯微組織分析 分別在試樣的表面和R/2處取樣,研磨、拋光后經4%硝酸酒精腐蝕用于金相顯微觀察,圖1a為調質27SiMn鋼棒經QPQ處理后截面金相照片,圖1b為調質27SiMn鋼棒經QPQ處理后R/2處金相照片。由圖可見,經QPQ處理后試樣表面形成一層滲透層,總厚度約20μm,滲透層主要由擴散層和化合物層組成,表面還存在一層很薄的Fe 3 O 4 氧化膜 [10] ,厚度僅3mm左右,表層組織為氮化物顆粒與回火索氏體的混合物,均勻分布的氮化物具有彌散強化作用,大大提高了銷軸表層的硬度,使銷軸耐磨性增加。試樣R/2處組織為均勻致密的回火索氏體。

    (3)耐腐蝕性能分析 為了測試經QPQ處理后試樣的耐腐蝕性能,進行了中性鹽霧試驗,并與相應鍍鋅件進行耐蝕性比對。試驗依據為GB/T6458—1986《金屬覆蓋層中性鹽霧試驗》和GB/T10125—1997《人造氣氛腐蝕試驗 鹽霧試驗》。

    圖2所示為調質27SiMn鋼棒分別經QPQ處理和鍍鋅處理后中性鹽霧試驗168h后照片,由圖可見,經QPQ處理試件試驗結束后表面無明顯變化,鍍鋅試樣表面鈍化膜褪色嚴重并出現黑色斑點。

    多次試驗結果表明,QPQ處理工藝能夠使銷軸的端部和表面得到致密均勻的表面處理層,使其耐腐蝕性能大幅提高,其抗中性鹽霧腐蝕試驗的能力超過200h,繼續鹽霧試驗腐蝕擴展速度很慢,腐蝕首先發生在尖銳的棱角處,避免尖銳棱角的出現可進一步提高其抗鹽霧腐蝕能力。鍍鋅銷軸的抗中性鹽霧腐蝕試驗的能力在96~120h,在電鍍過程中,由于電流密度在銷軸上分布不均勻,造成鍍層的厚薄不均勻,抗腐蝕能力一般不理想。因此,QPQ處理銷軸耐腐蝕性能優于鍍鋅銷軸。

    3. 結語

    本文通過對調質后27SiMn銷軸進行QPQ處理,分別從銷軸力學性能、顯微組織、耐腐蝕性能等方面進行了對比分析,結果表明,經QPQ處理銷軸綜合性能優于鍍鋅銷軸。主要結論如下:

    1)QPQ處理后27SiMn銷軸表面硬度大幅提高,增加了銷軸的耐磨損性能,強度、沖擊吸收能量略微下降,但仍滿足使用要求。

    2)從顯微組織看,QPQ處理后27SiMn銷軸表面形成一層滲透層,總厚度約20μm,滲透層主要由擴散層和化合物層組成,表面還存在一層很薄的Fe 3 O 4 氧化膜,厚度僅3mm左右,表層組織為氮化物顆粒與回火索氏體的混合物,R/2處組織為均勻致密的回火索氏體。

    3)從鹽霧試驗看,QPQ處理工藝在銷軸的端部和表面得到的表面處理層,能大幅提高銷軸的耐腐蝕性能。


    本文網址:http://www.itsouv.com/news/519.html

    關鍵詞:QPQ表面處理

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