QPQ技術(shù)對42CrMo組織和性能的影響

QPQ技術(shù)對42CrMo組織和性能的影響

QPQ技術(shù)對42CrMo組織和性能的影響

前言

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,對零件性能的要求越來越高,為了滿足工業(yè)生產(chǎn)的需求,產(chǎn)生了不同的工藝,其中為了提高工件的表面性能,產(chǎn)生了滲淡陽化復(fù)合工藝。滲淡后形成一層薄薄的淡化層,能提高工件的表面硬度和抗摩擦性能,陽化后形成了薄陽化層,改善了滲淡層的電化學(xué)性能,能顯著提高工件的抗摩擦性能和抗腐蝕性能。

QPQ是英文"Quench-Polish-Quench"的字母縮寫,是"淬火-拋光-淬火"的意思,在中國我們叫這個技術(shù)為QPQ，這是一個新興的表面熱加工工藝。工件在經(jīng)過QPQ鹽浴復(fù)合處理之后具有高抗蝕性、高耐磨性、較高的一系列的好處，譬如提高了工件的質(zhì)量。所以這種技術(shù)被廣泛的應(yīng)用于各種加工技術(shù)中，在汽車，輪船，火車等的制造過程中得到了廣泛的應(yīng)用。但是QPQ工藝也有壞處譬如產(chǎn)生的廢氣廢渣會對人的身體產(chǎn)生影響,因為這種情況的產(chǎn)生對QPQ的發(fā)展和應(yīng)用產(chǎn)生了巨大的影響。

滲氮又被稱為氮化,是指將一種氮原子在加熱過程中被擴散了出來，然后被工件的表面吸收，形成了一層膜，所以這種工藝能提高工件的表面性能。氮原子在工件表面進一步被內(nèi)部吸收，到了工件表面的同時向中心擴散。海水淡化的發(fā)展歷史可分為氣體脫鹽法、氰化物法。鹽浴軟脫鹽工藝(活性氰化脫鹽工藝),氣體軟脫鹽工藝(氣體輕滲碳工藝)這六個發(fā)展階段。無公害鹽浴復(fù)合處理工藝及QPQ新技術(shù)。由于這些工藝可以使工件具有較高的耐磨性、硬度,因而在工業(yè)上得到了廣泛的應(yīng)用。具有良好的抗疲勞性能。QPQ技術(shù)完美的結(jié)合了滲氮和氧化的結(jié)合。由于它有一個對環(huán)境沒有任何污染的好處,而且具有耐腐蝕、耐磨、硬度高、體積小等優(yōu)點。并且處理后沒有很大的變形。

熔鹽脫鹽的歷史可以追溯到很久以前。在20世紀(jì)20年代初,用氰化液在大約850℃的溫度范圍內(nèi)進行滲碳或更多的準(zhǔn)確地說是滲碳。1929年大家發(fā)現(xiàn)了一個新工藝，這個新工藝被叫做QPQ技術(shù)。那個時候，這個技術(shù)適用性很弱，一般情況下不能使用，一些低碳鋼都不能用,只適用于型鋼的耐腐蝕性能的真鋼。這種新的鹽浴適用于幾乎所有種類的鋼。因此,該技術(shù)在世界范圍內(nèi)得到了迅速的發(fā)展,并在許多發(fā)達的地區(qū)得到了廣泛性的應(yīng)用，擁有很多的優(yōu)點，所以得到了很大程度上的推廣。

后來大家通用了這種新工藝，并且在一定程度上對這個技術(shù)有了改動，擁有了更好的性能。要想使用這種方法，要有預(yù)處理和拋光處理之后才能使用這種辦法,再對工件進行處理。經(jīng)過這種處理后,不僅表面工件美觀,耐蝕性大大提高。

化學(xué)熱處理一種通過試劑產(chǎn)生的一些反應(yīng)來對工件產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),，通過產(chǎn)生的一些新的組織來對零件產(chǎn)生應(yīng)該。這樣會使零件有了新的組織，然后零件就會有別的用途，這樣它的價值就得到了很高的提升。據(jù)我們所知零件的失效有各種原因，但是，主要的原因是表面，表面不好就會有很大的壞處，容易發(fā)生斷裂彎曲等等一系列的問題,這種情況最最可能發(fā)生故障的零件中。應(yīng)為工作的需要，所以對工件的表面有很高的要求。鐵芯是鋼的原始成分,表面是滲有合金元素的材料。之間存在緊密的晶體結(jié)合。心和表層的結(jié)合比電鍍等表面保護技術(shù)的結(jié)合要強得多。

化學(xué)熱處理過程包括滲透劑的化學(xué)成分和配比、浸出劑分解反應(yīng)過程的控制和參數(shù)的確定。浸漬劑、浸滲溫度和時間、工件的制備、浸滲后的冷卻過程和熱處理。提高工件的硬化能力等。無論是哪種化學(xué)熱處理工藝,都可以根據(jù)化學(xué)熱處理中滲透劑的物理狀態(tài)進行分類。滲氮可分為固體滲透、氣體滲透、液體滲透、漿液滲透、液電解滲透、等離子體滲透和氣體沉積滲透等。

1.2.1固體滲

所使用的滲透劑是一種具有一定粒徑的固體材料。它由滲碳劑(如滲碳過程中的木炭)、催化劑(如碳酸鈣)組成。滲碳)和填料(如滲鋁鋁粉)在一定比例內(nèi)構(gòu)成。該方法簡單。工件被嵌入充滿滲透劑的鐵盒中,并密封?？稍诩訜釥t內(nèi)加熱、保溫一定時間,但質(zhì)量不易控制,生產(chǎn)效率低。

1.2.2氣體滲

審計有可能是液體的，還有可能是具有能揮發(fā)性的固體。然而,在經(jīng)過加熱后固體能揮發(fā)。該入滲劑具有易分解為活性原子、經(jīng)濟、易于控制、無污染、滲層性能好等特點。氣相沉積LSO是氣體稀釋法的新發(fā)展,主要用于元素(如鈦、釩等)。不容易在金屬中擴散。主要特征是氣態(tài)原子沉積在鋼的表面與鋼中的碳形成硬度很高的碳化物涂層,或用鐵形成硼化物,等等。

1.2.3液體滲

滲透劑是熔鹽或其他化合物。為了加快化學(xué)熱處理過程,電解液浸滲工藝。在增加電解裝置后形成。硼砂鹽浴爐金屬浸滲處理是近幾年發(fā)展起來的一種工藝,主要用于滲碳。碳化物形成元素如鈦、鉻、釩等。

1.3鹽浴法的歷史

最新的一種滲氮技術(shù)于1929被發(fā)現(xiàn)。1947年,在含麥的鹽浴中登記為"Sulfiluz"的鹽浴。另一種被稱為"特尼夫"的表面處理方法已經(jīng)被開發(fā)出來。使用的氮化鹽中并沒有硫化物，然而氰化物的含量特別高。經(jīng)處理后,可獲得一定的抗疲勞和耐腐蝕能力。雖然這種方法取得了較好的成果，但是并沒有取得好的耐磨性。廢液中的廢渣會產(chǎn)生氨酸。對環(huán)境的污染,限制了其使用。到20世紀(jì)70年代中期,西德德古薩已經(jīng)發(fā)展了特尼弗-TF1.通過與原方法的比較,提出了鹽浴滲碳的新方法。在2005年,使用過一段時間之后活性降低，要想恢復(fù)之前的活性，必須加入新的鹽。由于基鹽中濃度較高,難以處理,故原鹽浴稀釋法較為麻煩,且易危及人類的健康。通過添加再生鹽來補充工件處理后失去的N和C,可以恢復(fù)堿鹽,從而使生產(chǎn)得以繼續(xù)進行。因為該新方法及其對環(huán)境無污染的性能已獲得并能快速應(yīng)用。在中國,武漢材料研究所開發(fā)的LT系列工藝(硫輕滲碳)20世紀(jì)80年代中期的防護措施可以有效地提高各種鋼鐵零件的表面耐磨性和抗疲勞性,降低摩擦系數(shù)。QPQ技術(shù)可以大大提高系統(tǒng)的工作效率。同種情況下鍍鎳更高,但與銅、鎳和鉻復(fù)合鍍層的水平相同。該工藝為80vol.%n2和20vol.%h2,在500℃稀釋5h,然后進行正過程。在500℃或450℃處理1h,如圖2所示,在500℃處對AISIH11鋼試樣進行處理,形成正層、滲層和擴散層。陽性后處理樣本ENT正在稀釋過程中。在[6≤8]層上形成了一個邊界明顯的正層。陽化層和陽性后產(chǎn)物在陽性層中的比例為DETE。受正溫度的影響。450℃后,正極層厚度小于0.5μm,正極層主要由組分引起,含量較少,表現(xiàn)較好耐腐蝕當(dāng)正溫度為500℃時,正極層厚度約為1.7μm,正極層主要由組分組成,含少量在.。所有處理樣品的表面硬度如表1所示,并將陽性后處理的表面與未經(jīng)后正處理的稀釋樣品的表面進行了比較。h由于鐵脫鹽的硬度高于陽離子化鐵,使硬度降低。在450℃時,經(jīng)正極處理后形成的正極層較薄,表面只有顯微硬度。略有下降。而在500℃時,正處理形成一層厚的正層,使顯微硬度明顯下降。

1.3.1QPQ鹽浴復(fù)合處理技術(shù)的工藝過程

鹽浴氮化是一種化學(xué)熱擴散過程，隨著海水淡化的發(fā)展,光元素NTS繼續(xù)向內(nèi)擴散。根據(jù)材料和處理時間的不同,可以提高材料的疲勞強度,使耐磨性提高200-500%,提高腐蝕率。復(fù)合層的穩(wěn)定性也有明顯的提高。這為下一步的QPQ工藝奠定了基礎(chǔ),用了這種辦法工件的性能得到了很大程度的提升

QPQ技術(shù)工藝過程如圖1-2所示，QPQ技術(shù)實在氮化后經(jīng)過簡單的拋光處理，接著用氮化爐子再進行陽化處理。

QPQ鹽浴復(fù)合處理技術(shù)的主要工序有:

鹽液的預(yù)熱:通常情況下鹽的預(yù)熱溫度為400℃,預(yù)熱時間20~40min;

淡化:通常淡化溫度為520~580℃,淡化時間10~180min;

陽化:通常陽化溫度為470~490℃,陽化時間20~40min。

這種工藝過程為:去油調(diào)制處理酒精清洗熱處理爐子預(yù)熱氮化爐子氮化陽化去鹽熱水煮清洗干燥浸油。

不同工序的不同做用:

(1)預(yù)熱的目的:350℃400℃,20min40min,作用是除掉工件中殘留的水分,使工件的溫度升高。為了處理干凈水分,防止對工作人員產(chǎn)生濺傷。防止工件溫度太低，在進入鹽液時大幅度降低鹽液的溫度。

(2)氮化的主要目標(biāo)：通過基鹽在氮化爐子中加熱，溫度不斷升高，然后鹽中的氰原子得到擴散，經(jīng)過浸泡進入工件中，形成了氮化層，這個氮化層就是我們所需要的，理論上氮化層越厚效果越好。氮化過程中要注意很多問題，比如，工件一定要處理干凈了，表面不能有雜質(zhì)氧化物，要經(jīng)過一系列的拋光，最后要用酒精清洗。陽性:其主要作用是在稀釋后完全分解附著在工件上的稀鹽中的氰化物根(CN-)。減少環(huán)境污染,同時在工件表面形成致密層。薄膜提高了金屬表面的耐蝕性。此外,楊華LSO對降低摩擦系數(shù)有一定的好處。

(4)機械拋光:去除材料表面形成的疏松層,消除對材料性能的影響。

1.3.2QPQ鹽浴復(fù)合處理技術(shù)的機理

1)QPQ鹽浴復(fù)合處理所用鹽

氮化基鹽:基鹽的主要組成就是氰酸根和尿素,氰酸根的含量保持34~36%,氰根在3%以下。西德德固薩公司的鹽浴含氰酸根37.6%,氰根1.8%,碳酸根14.5%,鈉、鉀離子分別為37.2%和8.9%。

調(diào)整鹽(再生鹽):再生鹽的作用是在氮化過程中，氰原子的數(shù)量不夠了的時候，我們要馬上讓氰原子的數(shù)量再回去,達到所需要的指標(biāo)。

42CrMo鋼的試驗配方為:氫化鈉37.4%,氫化鉀52.6%,硝酸鈉52.6%。

工藝的化學(xué)方程式：

經(jīng)查閱資料得知，滲氮是在氮化爐子中發(fā)生的，是經(jīng)過鹽浴，產(chǎn)生滲氮層。在達到鹽液預(yù)處理的保溫時間后，將工件放入已經(jīng)融化的基鹽中后，已經(jīng)擴散的氰原子就進入到工件的表面，然后經(jīng)過不同的保溫時間，氰原子的進入表面的程度會達到不同的程度。發(fā)生了化學(xué)物理反應(yīng)如下:

4＋2＋＋2［Ｎ］

＋＋＋2［Ｎ］

3＋［Ｎ］

4＋［Ｎ］

陽化的過程，只要是生成了氧化鐵、氧化亞鐵和四氧化三鐵。這兩個反應(yīng)可表達成:

＋＋?

＋＋?

經(jīng)過氧化后的工件，其表面生成物不是同一種，是很多種化合物形成的混合物。

2＋2

4＋32

＋

1.4QPQ鹽浴復(fù)合處理技術(shù)的最新進展

該工藝為80vol.%n2和20vol.%h2,在500℃稀釋5h,然后進行正過程。在500℃或450℃處理1h,如圖2所示,在500℃處對AISIH11鋼試樣進行處理,形成正層、滲層和擴散層。陽性后處理樣本ENT正在稀釋過程中。在[6≤8]層上形成了一個邊界明顯的正層。陽化層和陽性后產(chǎn)物在陽性層中的比例為DETE。受正溫度的影響。450℃后,正極層厚度小于0.5μm,正極層主要由組分引起,含量較少,表現(xiàn)較好耐腐蝕當(dāng)正溫度為500℃時,正極層厚度約為1.7μm,正極層主要由組分組成,含少量在.。所有處理樣品的表面硬度如表1所示,并將陽性后處理的表面與未經(jīng)后正處理的稀釋樣品的表面進行了比較。h由于鐵脫鹽的硬度高于陽離子化鐵,使硬度降低。在450℃時,經(jīng)正極處理后形成的正極層較薄,表面只有顯微硬度。略有下降。而在500℃時,正處理形成一層厚的正層,使顯微硬度明顯下降。

趙誠,青島科技大學(xué),采用等離子輕滲碳和后燕化復(fù)合處理.它的基礎(chǔ)是等離子體輕質(zhì)碳化硼的表面硬化處理。然后繼續(xù)。經(jīng)過正極處理后,在ε-Fe2-3N相的白色和明亮的復(fù)合層表面形成了一層黑色致密膜,其處理參數(shù)如下:表2.試驗結(jié)果表明,復(fù)合滲層主要由ε-Fe2-3N,γ-Fe4N組成。還有一小部分相成分復(fù)合處理后的工件N不僅提高了表面的硬度和耐磨性,而且提高了表面的耐蝕性。

1.5QPQ研究意義

QPQ是一個新興的工藝，這種工藝不需要很高的溫度，屬于低溫處理的很好的工藝。但是唯一比較麻煩的工序就是工件已經(jīng)要進行很好的拋光處理。我們知道很難將兩種工藝結(jié)合到一起，但是鹽浴復(fù)合處理，就完成了結(jié)合這個過程，實現(xiàn)了脫鹽過程與正工藝的結(jié)合，實現(xiàn)了脫鹽物質(zhì)與正物質(zhì)的結(jié)合。在滲流層的結(jié)構(gòu)上，實現(xiàn)了海水淡化過程與正鹽浴和正鹽浴的結(jié)合。在世界范圍內(nèi)得到了迅速的發(fā)展，并在許多。第一階段是對全文的介紹。設(shè)備和技術(shù)。這一階段的主要特點是全面引進全套設(shè)備和技術(shù)，并向進口商購買qpq處理鹽。代價很高。生產(chǎn)成本很高。20世紀(jì)80年代中后期，我國祁水巖機車車輛廠、山東濰坊柴油機廠、杭州汽車有限公司發(fā)動機廠和其他制造商引進了德國德古薩公司的整套QPQ處理設(shè)備和技術(shù)，用于柴油機車，價格高達600000美元、900000美元。。

支柱產(chǎn)業(yè)迫切需要引進新的技術(shù)配送技術(shù)。轉(zhuǎn)型和產(chǎn)品升級這就是科技。該技術(shù)將在越來越多的領(lǐng)域發(fā)揮越來越廣泛的作用，將有助于提高機械產(chǎn)品的質(zhì)量。在我國并達到先進水平。由于全世界汽車，輪船和航空航天的發(fā)展，所以大家對零件的需求越來越大，所以提高零件的質(zhì)量的問題已經(jīng)刻不容緩了，不同的國家都有了新的研究，而我們也有了新的發(fā)現(xiàn)，我們研究了不同的零件經(jīng)過不同的工序，會不會產(chǎn)生新的組織，會不會對性能有提升。

1.6研究內(nèi)容

研究了不同氮化溫度和氧化時間對42CrMo表面性能的影響。耐腐蝕性能，厚度和表面硬度。研究了脫鹽溫度和脫鹽時間對樣品表面性能的影響。同時，研究了不同陽離子時間和不同陽離子時間對樣品微觀結(jié)構(gòu)和性能的影響。熔鹽脫鹽的歷史可以追溯到很久以前。在20世紀(jì)20年代初,用氰化液在大約850℃的溫度范圍內(nèi)進行滲碳或更多的準(zhǔn)確地說是滲碳。最早的鹽浴稀釋技術(shù)始于1929年。全氰低溫鹽浴脫鹽,又稱鹽浴氰化物,被廣泛應(yīng)用于高速脫鹽中。到了20世紀(jì)40年代德國和前蘇聯(lián),當(dāng)時,這一技術(shù)不適用于除高速鋼以外的鋼種,只適用于型鋼的耐腐蝕性能。真鋼。同時,新制備的氰酸鹽必須經(jīng)過較長時間的陳化才能使用。從目前的觀點來看,老化的目的是使氰化物吸收Th?？諝庵械恼龤庠谌廴跔顟B(tài)下轉(zhuǎn)化為氰酸鹽,氰酸鹽是稀釋的有效成分。由于采用自然老化的方法,氰酸鹽的含量不太高。一般來說,質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過10%。由于鹽浴老化幾天,鹽浴中氰化物含量過低,適宜的鋼非常有限。由于這個原因,1954年德國德古薩公司(Deegussa)開發(fā)了一種向氰化鹽浴中注入空氣的新稀釋方法,這種方法在德國被稱為"特尼弗",即鹽浴稀釋法，因為這種最新方法的發(fā)現(xiàn)，節(jié)省資源并且不會對環(huán)境產(chǎn)生污染，在短短的時間內(nèi)，得到了最大程度的應(yīng)用，然而在應(yīng)用的過程中，大家都一定程度上進行了改進，使工件得到最大化的應(yīng)用。

2實驗材料、設(shè)備及方法

2.1實驗材料

實驗材料為42CrMo鋼（化學(xué)成分見表2-1），42CrMo用于QPQ復(fù)合處理的淡化鹽和陽化鹽為安丘環(huán)能熱處理材料有限公司生產(chǎn)的的J-2型淡化基鹽和Y-1型陽化鹽。

表2-145#鋼化學(xué)成分

Tab.2-1Thechemicalcompositionof45steel元素CSiMnSPCr含量/wt.%0.38-0.430.15-0.350.75-1.00<0.04<0.0350.80-1.10

試樣采用車削制成φ22mm×20mm大小，用于金相組織觀察和硬度測試。表面依次用320#~1200#SiC砂紙磨平，再用金剛石研磨膏拋光至鏡面。最后用無水乙醇在超聲波中清洗，吹干，待用。

2.2實驗設(shè)備

表2-2實驗過程中的主要設(shè)備

Tab.2-2mainequipmentduringexperiment設(shè)備名稱型號箱式電阻爐SJ2-5-12井式電阻爐8-10激光共聚焦顯微鏡OLS4000維氏硬度計81049X射線衍射儀XRD-6100掃描電鏡JSM-7500F

2.3實驗工藝流程和參數(shù)

本課題研究了不同淡化溫度、不同淡化時間QPQ鹽浴復(fù)合處理對42CrMo表面性能的影響。研究了公件經(jīng)過處理之后，表面的變化。從而研究了不同淡化溫度和不同淡化時間對試樣表面性能的影響：同時研究了不同陽化時間及不同陽化對組織和性能的影響。

制定了以下實驗流程：

根據(jù)此思路，為了研究不同淡化時間對QPQ鹽浴復(fù)合處理42CrMo鋼表面性能的影響確定實驗工藝參數(shù)如表2-3所示：

表2-3QPQ鹽浴復(fù)合處理不同淡化時間工藝參數(shù)

試樣編號氮化溫度/℃氮化時間/min維氏硬度1#5803h6302#5804h7303#5805h7304#5806h730試樣編號氮化溫度/℃氮化時間/min維氏硬度5#5603h5506#5604h6707#5605h6908#5606h730試樣編號氮化溫度/℃氮化時間/min維氏硬度9#5403h45010#5405h49011#5407h64012#5409h730

表2-3QPQ鹽浴復(fù)合處理不同淡化時間工藝參數(shù)

根據(jù)此思路，為了研究不同淡化溫度對QPQ鹽浴復(fù)合處理42CrMo鋼表面性能的影響確定如表2-4所示：試樣編號氮化溫度/℃氮化時間/min維氏硬度1#5404h4602#5604h6703#5804h730

表2-3QPQ鹽浴復(fù)合處理不同氮化溫度工藝參數(shù)

在這種情況下，為了研究不同陽化時間對QPQ鹽浴復(fù)合處理42CrMo鋼表面性能的影響確定如表2-5所示：試樣編號氧化溫度/℃氧化時間/min維氏硬度1#470206602#470305803#470404204#480207205#480306006#480405207#490207308#490306289#49040500

表2-5不同氧化時間對42CrMo表面的影響

根據(jù)此思路，為了研究不同陽化溫度對QPQ鹽浴復(fù)合處理42CrMo鋼表面性能的影響確定如表2-6所示：試樣編號氧化溫度/℃氧化時間/min維氏硬度1#470206602#480207203#49020730

2.4組織與性能測試

2.4.1外觀

經(jīng)過淡化處理后的試樣表面為灰色，經(jīng)過后陽化處理的試樣表面為黑色表面形貌觀察：通過電鏡掃描技術(shù)，觀察工件的表面和內(nèi)部性能。

24.2組織進行分析

采用金相顯微鏡分析表面物相組織和顯微組織。本試驗利用MD4000M型金相顯微鏡觀察試樣的金相組織，分析滲層厚度及致密度，以便于淡化鹽成分以及淡化參數(shù)的選擇。

2.4.3XRD分析

本試驗選用島津XRD-6100型X射線衍射儀對淡碳共滲鹽和QPQ試樣各層進行物相分析，衍射范圍10～90°，掃描速率4°/min。利用jade軟件并結(jié)合pdf卡片對衍射峰進行分析得出各衍射峰對應(yīng)的物相組成，同時結(jié)合EDS分析，可以確定試樣共滲各層的主要物相組成與分布。

2.4.4SEM和EDS分析

本試驗利用FEI-QUANTA-200掃描電子顯微鏡對金相試樣進行深入觀察分析，能夠?qū)崿F(xiàn)包括陽化層、疏松層以及化合物層等各共滲層的厚度估算和組織致密度觀察；利用能譜儀對樣品滲層進行線掃描分析，通過滲層中各元素的分布規(guī)律，來研究基鹽對淡碳共滲組織及元素分布的影響。

2.4.5硬度

選用維氏顯微硬度計分別測試樣品外表面以及不同滲層深度的硬度變化。試驗載荷選用100gf，壓頭加載時間10s，該載荷條件下，試樣壓痕深度一般不會超過其對角線長度的1/7，因此該載荷條件下硬度數(shù)據(jù)真實、有效。

3實驗結(jié)果及分析

3.1外觀觀察及分析

42CrMo鋼經(jīng)QPQ鹽浴復(fù)合處理后呈現(xiàn)出不同的顏色。圖3-1分別是原始試樣，經(jīng)過淡化鹽浴空載保溫時間4小時、淡化溫度580℃、淡化時間為4小時淡化處理的試樣以及經(jīng)過陽化溫度490℃、陽化時間20min后陽化處理的試樣的表面。

圖3-1不同處理的42CrMo鋼顏色變化

Fig.3-1Colorchangeof42CrMosteeltreatedwithdifferenttreatments

從圖3-1中可以看出，僅經(jīng)過淡化處理的42CrMo鋼試樣表面為灰色，而經(jīng)過后陽化處理的試樣表面為黑色。QPQ復(fù)合處理可以使試樣表面獲得良好的外觀。

3.2金相分析

3.2.1淡化溫度對試樣滲層厚度的影響

淡化鹽液預(yù)處理時間為4h、淡化時間為4小時，淡化溫度為540℃、560℃、580℃條件下試樣的金相圖片如圖所示：

3-2a3-2b

3-2c

圖3-2淡化溫度為540℃、560℃、580℃條件下試樣的金相圖片

從圖3-2中我們可以看出，試樣的表面從外到里，依次為陽化膜、白亮層、擴散層。試樣的心部為鐵素體和珠光體。在540℃的時候氮化層的厚度大概為16.2μm，隨著氮化溫度的升高，氮化層逐漸變厚，560℃時氮化層厚度能達到17.6μm，在580℃時氮化層厚度達到最大值為19.8μm。隨著滲淡溫度的升高，試樣的化合物層深度逐漸增加，疏松層也加重。作出化合物層厚度隨著淡化溫度的規(guī)律如圖3-3所示：

圖3-3化合物層的厚度和氮化溫度的關(guān)系

根據(jù)圖3-3可以看出在淡化鹽液預(yù)處理時間為4h、淡化時間為4h條件下，試樣氮化層厚度會隨著淡化溫度的升高而變厚，而且氮化層厚度隨淡化溫度升高而增大的幅度很小，但是淡化溫度為520℃、560℃時，化合物層厚度沒有達到20μm。淡化溫度為580℃時化合物層厚度達到19.8μm，此時疏松層厚度為9.4μm不到10μm。所以可以認(rèn)為最佳的淡化溫度為580℃。

3.3硬度分析

3.3.1淡化鹽液預(yù)處理對試樣滲層表面硬度的影響

淡化鹽液空載保溫時間為4h、淡化時間為4h，淡化溫度為540℃、560℃、580℃條件下試樣滲層表面硬度曲線如圖3-6所示：

3-6氮化時間對硬度的影響

根據(jù)圖3-6可以看出在化鹽液空載保溫時間為4h、淡化時間為90min條件下，試樣滲層表面硬度會隨著淡化溫度的升高而增大，當(dāng)?shù)瘻囟瘸^560℃后，試樣表面硬度增大的速率明顯降低。因為滲層表面的ε-Fe3N相具有較高的硬度，也就是說滲層表面硬度和滲層厚度有著一定的關(guān)系。隨著淡化溫度的提高，滲層厚度增大的同時也變得更加的致密，達到一定溫度后，試樣表面具有了完整且致密的滲層，超過這個溫度后試樣滲層表面硬度幾乎不受淡化溫度的影響，所以硬度隨著淡化溫度增大的速率就會明顯降低。

3.3.2淡化時間對試樣滲層表面硬度的影響

淡化鹽液空載保溫時間為4h、淡化溫度為580℃，淡化時間為3h、4h、5h、6h條件下試樣試樣滲層表面硬度