QPQ技术与抗硫化氢腐蚀

通过抗硫化氢恒负荷拉伸试验,分析探讨了QPQ处理试样在饱和硫化氢溶液中的腐蚀机理.在饱和硫化氢溶液环境中,经QPQ处理试样的化合物层本身并不容易受到侵蚀,但由于硫化氢离解形成的氢离子和硫离子通过化合物层的缺陷如疏松或破损处,进入到化合物层与扩散层界面,使扩散层发生腐蚀,腐蚀产物体积膨胀产生应力迫使化合物层脱落和破坏.由于氢原子在化合物层中的扩散系数极低,因此在化合物层没有脱落时,QPQ处理后的材料基体中氢原子的浓度极低,从而提高了QPQ处理试样的抗硫化氢腐蚀性能.     

硼铸铁QPQ盐浴氮化的组织与性能研究

对硼铸铁分别在540、560、580℃下采用1.5、2.5、3.5、4.5 h的渗氮时间进行QPQ盐浴氮化处理,用电子显微镜观察了盐浴氯化后的金相组织,测试了氮化层厚度,并通过划痕硬度试验、显微硬度试验、耐腐蚀试验和磨损试验,测试了试样经QPQ盐浴氮化的硬度、耐腐蚀性和耐磨性.结果表明,随着氮化时间的增长和氮化温度的提高,氮化层厚度随之增加,硼铸铁经QPQ盐浴复合处理后试样表面形成高硬度、高耐磨性能的氮化物层,组织和性能稳定,表层硬度、耐腐蚀性和耐磨性明显提高.与未处理试样相比显微硬度提高了77.38%,耐磨性提高4.2倍,耐腐蚀性能提高600倍.QPQ盐浴氮化处理是提高硼铸铁硬度、耐磨性和使用寿命的有效手段.     

QPQ处理对材料耐蚀性的影响

对不同材料采用QPQ技术进行处理。通过金相显微镜、显微硬度计、动电位极化曲线等测试手段对QPQ技术处理后膜层的金相组织、显微硬度以及电化学腐蚀性能进行分析。研究结果表明:QPQ技术处理后,材质表面均形成了均匀的渗氮层,显微硬度明显提高;其中35Cr Mo经QPQ技术处理后所得膜层的表面硬度及化合物硬度最高,耐蚀性最佳。     

盐浴氮碳共渗对65Mn弹簧钢耐磨性的影响

目的探究一种可以显著提高65Mn弹簧钢耐磨性能的工艺,以满足其在高磨损环境下的使用性能要求。方法通过正交试验对65Mn进行QPQ处理,利用金相组织观察、SEM扫描及能谱分析、磨粒磨损等手段,探究不同氮碳共渗温度、共渗时间、氧化温度和氧化时间对试样显微组织结构及耐磨性能的影响,优化出常规QPQ和深层QPQ处理方案。结果经过QPQ处理的试样,渗层组织由外向内为氧化物层、疏松层、化合物层和扩散层。经深层QPQ处理的试样,在化合物层和扩散层中间有一层含氮奥氏体层。氧化物层的主要物相是Fe_3O_4,化合物层的主要物相是Fe_3N。QPQ处理后的试样经面扫描后,C、N、O元素分布有一定规律,其中C元素集中分布在试样表面,N元素主要集中在致密化合物层,O元素主要集中在样品表层和疏松空洞之中。结论深层QPQ工艺为640℃共渗2 h、350℃氧化40 min时,试样氧化层厚度达到15μm,化合物层厚30μm,奥氏体层厚10μm。深层QPQ处理后的65Mn的耐磨性能优异,磨损率达到0.166 mg/m。     

稀土对模具钢QPQ渗层组织和性能的影响

研究了5CrNiMo模具钢经不同浓度稀土QPQ处理后的组织和性能,在QPQ处理过程中加入适量稀土化合物LaCO3对5CrNiMo钢进行表面改性处理。利用扫描电镜(SEM)分析了5CrNiMo处理后的表面金相显微组织和表面形貌、氮化层深度,采用401MVA型显微维氏硬度计测量试样显微硬度,在M-2000型磨损试验机上进行滑动磨损试验。结果表明,QPQ处理加入适量的稀土不仅有明显的催渗作用,而且能提高5CrNiMo钢的硬度及耐磨性。     

抗硫化氢腐蚀QPQ工艺探讨

通过抗硫化氢恒负荷拉伸试验,分析探讨了高温QPQ处理的25CrMnMo钢试样在饱和硫化氧溶液中的腐蚀机理.通过对常规QPQ处理与高温QPQ处理的腐蚀现象对比可知,在饱和硫化氢溶液环境下,QPQ处理试样阳极铁溶解导致的腐蚀是化合物层中析出了γ’-Fe4N的结果.并对抗硫化氢腐蚀QPQ工艺进行了初步探讨.     

QPQ处理对45钢组织与性能的影响

对用于制作高压开关构件的45钢进行了3 h盐浴渗氮,抛光后再进行400 ℃×30 min氧化的QPQ处理。通过观察渗层表面形貌,测量渗层表面硬度及耐磨性,分析了渗层性能与QPQ工艺之间关系。研究结果表明,45号钢在不同QPQ渗氮温度下得到了不同厚度的化合物层,具有很高的硬度和耐磨性。当620 ℃渗氮时,渗氮层的综合性能最佳。     

硼铸铁缸套QPQ盐浴复合处理的组织和性能研究

利用扫描电子显微镜(SEM)分析了硼铸铁缸套QPQ(淬火-抛光-淬火)处理后的表面形貌、氮化层深度;采用401MVA型显微维氏硬度计测量试样显微硬度;在M-2000型磨损试验机上进行滑动磨损试验;采用10%NaCl水溶液浸泡法对其进行抗蚀性测试。研究结果表明:硼铸铁经QPQ盐浴复合处理后,得到了一定厚度的白亮层和扩散层,使金属零部件表面形成高硬度、高耐磨性能的氮化物层,组织和性能稳定,表层显微硬度最高达到1010HV0.1,是基体显微硬度的3倍以上。耐磨性和抗腐蚀性较渗氮前都有大幅度提高。并用该工艺方法对硼铸铁缸套进行了批量生产,实际应用表明可使硼铸铁缸套使用寿命大大提高,易于推广应用。     

H13钢QPQ处理工艺及耐磨性

目的研究540℃氮化温度下,QPQ处理对H13钢耐磨性的影响并选出最优氮化时间。方法通过SEM、EDS、XRD分别测试了H13钢QPQ处理后渗层微观组织形貌、成分分布以及物相组成。采用HVS-1000显微硬度计、MFFT-R4000高速往复摩擦磨损试验,分别对H13钢基体与540℃下不同氮化时间QPQ处理试样的渗层厚度、硬度分布、耐磨性进行了分析研究。结果 QPQ处理后,H13钢由表面向心部依次形成均匀致密的Fe_3O_4氧化膜、高硬度的ε-Fe_3N和CrN化合物层、α-Fe和Cr_2N稳定扩散层。N原子均匀分布于渗层内部。显微硬度沿截面均呈良好梯度分布。在540℃×4 h氮化工艺下,渗层次表层硬度达到最大值(1173HV0.1),是基体(498HV0.1)的2.4倍左右,磨损量仅为基体的1/13。H13钢磨损表面存在严重犁沟效应与大量磨屑,表现为典型的磨粒磨损伴随少量粘着磨损。而QPQ处理试样磨损表面仅存在少量浅显划痕,并伴随轻微结疤状凹坑,为粘着磨损。结论经QPQ处理,H13钢的耐磨性得到了显著提高,其中氮化工艺为540℃×4 h时所得的性能最优。     

QPQ处理对特级双相不锈钢SAF3207组织及性能的影响

采用QPQ工艺对N含量分别为0.51%和0.72%的固溶态SAF3207特级双相不锈钢进行表面处理。利用OM、SEM、XRD、显微硬度计和摩擦磨损试验机研究了不锈钢的渗层组织及耐磨性。渗层组织观察表明,SAF3207不锈钢经QPQ处理后,渗层由表及里为氧化层(Fe_3O_4)→化合物层(α_N+S+Cr N+ε)→扩散层(α_N+S+Cr N+γ');与QPQ处理的低N试样相比,高N试样化合物层厚度较低;渗层硬度变化趋势为先升高后平稳然后逐渐降低至基体硬度,其最高硬度达850 HV0.2。干摩擦试验结果表明,SAF3207双相不锈钢经QPQ处理后的磨损性能显著提高,低N试样比高N试样更耐磨。     

42CrMo钢销轴QPQ处理后的组织与性能

通过常规力学性能试验、金相分析和中性盐雾测试,比较了QPQ处理42Cr Mo钢销轴与目前镀硬铬处理销轴的性能。结果表明,QPQ处理销轴的综合性能优于镀硬铬处理销轴,QPQ处理销轴表层组织为弥散分布的氮化物与回火索氏体的混合物,心部组织为回火索氏体,镀硬铬处理销轴的表层为回火马氏体,心部为回火索氏体;QPQ处理能在销轴表面形成致密而均匀的保护层,抗腐蚀能力优于镀硬铬工艺。综上所述,QPQ处理技术可取代镀硬铬用于销轴表面防护处理。     

QPQ处理氮碳共渗温度对45钢组织与性能的影响

对用于制作高压开关构件的45钢进行了3 h盐浴氮碳共渗,抛光后再进行400℃×30 min氧化的QPQ处理。通过观察渗层表面形貌,测量渗层表面硬度及耐磨性,分析了渗层性能与QPQ工艺之间关系。研究结果表明,45号钢在不同QPQ氮碳共渗温度下得到了不同厚度的化合物层,具有很高的硬度和耐磨性。当620℃氮碳共渗时,氮碳共渗层的综合性能最佳。     

深层QPQ处理对45钢耐蚀性的影响

对调质态45钢进行深层QPQ及普通QPQ处理,通过SEM、EDS、金相显微镜和盐雾试验,研究了渗层的显微组织、氮氧元素分布及耐蚀性,并进行对比。结果表明:在一定范围内,随着渗氮温度的升高,试样的耐腐蚀性逐渐增强;渗氮温度640～660℃时,耐蚀性最好。深层QPQ技术与普通QPQ技术处理的试样渗层氮氧元素分布基本一致,耐蚀性决定于渗层中的化合物层,化合物层越深,耐蚀性越好。     

QPQ处理的氧化工艺对抗蚀性的影响

QPQ技术是一种主要包括盐浴渗氮和盐浴氧化的表面处理技术。通过经QPQ处理的工件的浸泡试验和盐雾试验探讨了盐浴氧化温度和时间对经QPQ处理的工件抗蚀性的影响。结果表明,过高或过低的氧化温度均会降低工件的抗蚀性,最佳的氧化时间以能在工件表面形成完整的四氧化三铁膜为准。     

热处理状态对45钢QPQ处理后组织及性能影响

研究了45钢经调质及回火处理后的QPQ工艺处理下的组织和性能的变化,用XRD、OM进行相结构和组织观察,同时进行了显微硬度测试、耐磨性试验及极化曲线测试.综合分析表明,经过调质处理其表面硬度增加幅度大,断面硬度梯度变化小,其耐磨及耐蚀性相对较好,更适宜于进行QPQ处理及工程实际使用.     

N80钢油管QPQ处理后的力学性能

采用API标准拉伸试验测试了650℃高温QPQ处理及未处理N80钢油管的力学性能,借助OM、SEM观察和分析了样品基体组织、断口形貌及渗层微裂纹。结果表明:QPQ处理的N80钢油管综合力学性能达到API标准要求;QPQ处理后的N80钢油管基体组织粗化,表面硬化明显。QPQ处理前后屈服强度、抗拉强度变化量均小于5%;与镀铬表面的微裂纹缺陷引起塑性下降类似,QPQ处理样品疏松层上萌生的微裂纹导致伸长率平均下降5%。     

QPQ技术中渗氮时间对合金铸铁组织及摩擦性能的影响

采用OM、SEM、硬度测试、摩擦磨损试验等方法研究了QPQ技术中渗氮时间对合金铸铁组织与摩擦性能的影响。结果表明,QPQ处理后,合金铸铁表面形成的渗层物相主要由Fe_2-3N、Fe₂O₃和FeO组成。渗层厚度的平方与渗氮时间存在线性关系,在580 ℃渗氮盐浴条件下,氮元素在合金铸铁中的扩散激活能为70.07 kJ/mol。在90~150 min渗氮时间内,随着渗氮时间延长,渗层的表面硬度值由522 HV0.05降低至441 HV0.05,当渗氮时间延长至180 min,表面硬度值回升至455 HV0.05。与未处理试样相比,QPQ处理的试样具有更小的摩擦因数,并且QPQ处理后试样表面的犁沟显著变浅,表面的金属剥落也得到明显改善,且随着渗氮时间的增加,渗层厚度增加且稳定材料。经180 min渗氮处理的QPQ试样具有最优综合性能,表面硬度值为455 HV0.05,摩擦因数为0.32。     

渗N时间对SAF2906双相不锈钢渗层组织与耐磨性的影响

在610℃下对SAF2906双相不锈钢分别进行了60、90、120、150和180min的QPQ处理,采用OM、SEM、XRD、显微硬度计以及摩擦磨损试验机研究了各试样的组织与耐磨性。研究发现,QPQ处理后的试样渗层组织由表及里依次为氧化层、化合物层和扩散层。其中,氧化层主要由Fe3O4组成,渗N层(化合物层和扩散层)主要物相为CrN、α-N、Fe2-3N和S相。随着渗N时间延长,化合物层生长速度逐渐减缓,缩松程度逐渐加重;同时,渗层孔隙率随着渗N时间的延长而增加,渗层致密性下降。另外,QPQ处理试样的表面硬度高出基材3倍以上,且随着渗N时间的延长呈先增加后下降的变化规律,经120min处理时,硬度(HV0.2)达到峰值,为1 164。干摩擦磨损试验结果表明,QPQ处理试样的耐磨性能比基材提高了20倍以上,最佳渗N时间为120min。磨损表面形貌观察发现,基材的磨损形式为磨粒犁削,而QPQ处理试样的磨损形式为磨粒的显微切削。     

超深层QPQ处理的渗层组织和性能

利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、纯弯曲疲劳试验机和磨损试验机等对经超深层QPQ处理渗层的显微组织、耐磨性和疲劳性能进行研究.结果表明,经超深层QPQ处理的45钢、40Cr和20钢的化合物层深度可达到70～80 μm、中间层厚度达到20μm以上,耐磨性比深层QPQ处理成倍提高;45钢试样经超深层QPQ处理后的疲劳强度达到了376 MPa,是45钢退火态的旋转弯曲疲劳强度的1.99倍,但只比45钢试样经深层QPQ处理的后的旋转弯曲疲劳强度提高了18 MPa.     

QPQ复合处理渗氮层结构的激光拉曼光谱法研究

采用X射线衍射、激光拉曼光谱和极化曲线试验等技术分析了QPQ复合处理对Q235钢渗氮层结构和性能的影响。研究表明,激光拉曼光谱能较好地鉴别渗氮层的精细结构和基体中的细小化合物析出相,QPQ技术的氧化处理可使氧离子沿化合物层缺陷向内扩散,所获得的渗氮层结构由外向内依次为Fe3O4和Fe3N两相混合层、化合物层和扩散层。与普通液体渗氮工艺相比,QPQ渗氮层具有更高的硬度和更好的耐腐蚀性能。