什么是QPQ

悍民

QPQ

“QPQ”是英文“Quench—Polish-Quench”的缩写。原意为淬火一抛光一淬火。

分享

工艺简介

它是在作了盐浴复合处理以后，为了降低工件表面的粗糙度，可以对工件表面进行一次抛光，然后再在盐浴中作一次氧化，这对精密零件和表面粗糙度要求较高的工件来说是非常必要的。在国内把它称作QPQ盐浴复合处理技术。QPQ盐浴复合处理技术，可以大幅度提高金属表面的耐磨性、抗蚀性，而工件几乎不发生变形，是一种新的金属表面强化改性技术。这种技术实现了渗氮工序和氧化工序的复合；氮化物和氧化物的复合；耐磨性和抗蚀性的复合；热处理技术和防腐技术的复合。

QPQ盐浴复合处理技术在上世纪70年代由德国公司发明，经过几十年的不断地发展改进，应用范围越来越广，因此在国外被认为是金属表面强化技术领域内的巨大进展，把它称之为一种新的冶金方法。目前，QPQ盐浴复合处理技术在国内也得到大量推广应用，尤其在汽车、摩托车、轴类产品、电子零件、纺机、机床、电器开关、工模具上使用效果非常突出。

技术特点

1、良好的耐磨性

QPQ工艺中，金属材料在570±10℃的工作温度下与盐浴液体发生反应，可以在金属表面形成一层品质优良的致密的化合物层。该化合物完全由ε氮化铁组成，能够高效地提高金属表面的硬度、致密性、从而使金属表面拥有良好的耐磨性能。处理后金属材料表面硬度值的高低主要取决于钢中的合金元素，合金元素含量越高，则其渗层硬度越高。按渗层硬度的高低，可以把常用材料分成以下几大类：

(1)碳钢、低合金钢

代表钢号：20、45、TiO、20Cr、40Cr等。渗层表面硬度：500—700HV

(2)合金钢

代表钢号：3CrW8V、Crl2MoV、38CrMoAl、1Crl3—4Cr13等。渗层表面硬度：850—1000HV

(3)高速钢、奥氏体不锈钢

代表钢号：淬火的Wl8Cr4V、W6Mo5Cr4V2及1Crl8Ni9Ti等渗层表面硬度：1000—1250HV

(4)铸铁

渗层表面硬度：>500HV

下图是40Cr材料的工件经过不同处理方式后所做的滑动磨损试验数据，以QPQ的磨损值0.22mg为基准，QPQ工艺的耐磨性是镀硬铬2.1倍，离子氮化的2.8倍，高频淬火的23.7倍以及常规淬火的29.4倍。

2、良好的耐腐蚀性

下图为45#钢经过QPQ盐浴复合工艺、镀装饰铬、镀硬铬和普通发黑处理后与1Cr18Ni9Ti不锈钢以及1Cr13材料的中性盐雾试验对比。可以看出45#钢经过QPQ处理耐腐蚀性是1Cr18Ni9Ti不锈钢的5倍，是镀硬铬的70倍，更是普通发黑的280倍。其他材料经过QPQ工艺处理后，中性盐雾测试能达到100-300小时。

3、良好的耐疲劳性

经过QPQ盐浴复合工艺处理后的金属表面引入和产生了很高的残余压应力，其结果导致了大大提高各种类型的抗疲劳强度，经过试验证明可提高抗疲劳强度100%左右，减缓点蚀、锈蚀等表面缺陷的产生。

4、极小的变形

QPQ盐浴复合处理技术由于工艺温度低，在钢的相变点以下，不会发生组织转变，因此，与产生巨大组织应力的淬火、高频淬火、渗碳淬火和碳氮共渗等硬化工艺相比，处理后工件的变形要小得多。同时由于在570—580℃氮化以后，工件要在350—400℃保温15—20min，这会大大减少工件冷却时产生的热应力，因此QPQ盐浴复合工艺处理后工件几乎不变形，是变形最小的硬化技术，可以有效的解决常规热处理方法难以解决的硬化变形难题。

5、低碳环保

发明该工艺的德国迪高沙公司因为此工艺获得德国环保大奖。在国内，QPQ处理工艺过程经有关环保部门检测鉴定，并经全国各地用户的实际使用证明是无公害，无污染、不含重金属的。并用以代替电镀等一些污染较重的工艺。

6、可替代多道工序，降低时间成本

金属材料经过QPQ盐浴复合工艺处理后，在提高其硬度和耐磨性的同时还提高其耐抗腐蚀性，因此可以代替常规的淬火（离子氮化、高频淬火等）一回火一发黑（镀铬）等多道工序，大大了缩短生产周期，降低生产成本。大量的生产数据表明，QPQ处理与渗碳淬火相比可以节能50%，比镀硬铬节约成本30%，性价比高。

应用范围

1、最适用的材料：

各种结构钢：钝铁、Q235、20、20Cr、20CrMnTi、20CrNiMo、35CrMo、42CrMo、45、40Cr、50CrV、65Mn、38CrMoAl。

各种工具钢：T7~T12、5CrMnMo、5CrNiMo、3Cr2W8V、GCrI5、HI3(0．35%C、1．5% Mo、5%Cr、1%Si、1%V）、Cr12MoV、各种高速钢。

各种不锈钢：0Crl3 ～ 4Crl3、201、301、304、316、1Cr18Ni9Ti、0Crl8Nil2MoTi、4Cr9Si2、5Cr21Mn9Ni4N。

各种铸铁：灰口铁、可锻铸铁、球墨铸铁、耐磨合金铸铁。

各种铁基粉末冶金件

2、应用的行业：

汽车、摩托车、机车、内燃机、纺织机械、工程机械、轻工机械、泵阀设备、液压机械、印刷包装机械、化工机械、电动工具、农业机械、机床、工具和模具等、高低压电器开关等上的要求耐磨、耐蚀、耐疲劳、抗咬合等零件。

3、典型应用：

发动机气门、曲轴、缸套、齿轮、凸轮、轴承、主轴、滑块、转向臂、汽车雨刮器球头转轴、导轨、液压缸、万向节、连接销、各种模具、活塞、螺纹螺丝、螺栓螺母、泵体、高速钢钻头、枪管、各种刀具、法兰、键销、垫片、壳体等等。

技术参数

常规材料处理后表面硬度与渗层对照表

材料种类

代表钢号

前处理

氮化温度（℃）

氮化时间（h）

化合物层（μm）

总渗层（mm）

表面硬度HV0.1

中碳钢

45#

不处理或调质

565

1.5

17

0.3-0.5

550-700

中碳钢

40Cr

不处理或调质

565

1.5

15

0.2-0.4

550-700

冷模钢

Cr12MnMo

高温淬火

540

2.5

10

0.15-0.2

900-1000

查看完整表格

备注：1、在进行QPQ盐浴复合工艺之前，复杂零件需要在580℃以上温度下进行回火并随后缓慢冷却的调质处理。为补偿解决工艺处理后的轻微胀大，精密的零件处理前要在直径方向留有10±2μm的加工余量。

dhzhou888

sinode 发表于 2015-6-19 14:55
楼主所发的内容实在是老黄历了，起码10几年前就看过了。很多做QPQ的都那这个内容当着葵花宝典。怎么就没有 ...

同意您的观点，也赞成马老师的意见。我多次说过，这种无公害的说法并不恰当，渗氮盐浴中的氰根（CN-）就是剧毒物质。另外，气体氮碳共渗也有污染。所以，除了纯铁和低碳钢之外，凡是中、高碳钢、铸铁及各种合金钢都可以用短时渗氮取代铁素体氮碳共渗。这就从根本上解决了环境污染问题，同时又可以继承铁素体氮碳共渗发展过程中积累的丰富经验。
现在推荐气体渗氮（含离子渗氮）+后氧化。这个后氧化就是马老师说的在渗氮结束后立即通入一定量的水蒸汽，使工件表面形成致密的四氧化三铁。

悍民

问人家什么是QPQ不告诉我，只有自己查了，分享给没听过的朋友～～

伯龙马

      谢谢悍民的介绍，国内中文热处理书籍对QPQ也多有介绍，如马伯龙写的《实用热处理技术及应用》第122--123载有其工艺曲线和常用材料的QPQ处理的效果（工艺参数、硬度和渗层深度等）  。

dhzhou888

核心工艺是盐浴氮碳共渗+盐浴氧化。抛光工序也有讲究。

伯龙马

     也可以气体氮碳共渗+抛光+蒸汽氧化处理。
     另有资料介绍：氮碳共渗+表面发蓝处理，即氧氮碳三元共渗与该工艺类似，例如，W6高速钢普通淬火后脆性大，降低淬火温度热硬性差不耐磨，经氧氮碳共渗处理后解决了崩刃和不耐磨问题。

                                                                   引自《实用热处理技术及应用》第121--122页
                                                     

sinode

楼主所发的内容实在是老黄历了，起码10几年前就看过了。很多做QPQ的都那这个内容当着葵花宝典。怎么就没有新的说法呢？马老师和周老师对于QPQ如何看呢？按照国家“产业结构调整指导目录（2011 年本）”，QPQ是被限制发展的。潘健生的热处理工艺学中对这种工艺也持保留态度。事实情况与楼上的说法很不一致，国外应用的并不多，即便在发源地德国也是如此。在要求耐磨、抗疲劳的场合是不允许做这个工艺的，仍然是要求做气体氮化。我们做很多的零件出口德国和美国，无一例外的都是如此。并且被德国人明确告知，不允许以QPQ代替气体氮化，反过来，你可以用气体氮化代替QPQ。我们所做的一些QPQ处理的出口零件仅仅是作为表面改性而已，绝非是用于要求受力、耐磨。抗疲劳的场合。

dhzhou888

下面是英国公司的介绍：

鲍迪克公司的Corr-I-Dur®结合了各种低温热化学处理工序，主要为气态氮碳共渗以及后氧化。在此过程中，会产生一个具有三个区域的边界层。扩散层构成了向基体渗透的过渡区，该层含有间隙固溶氮原子以及能增强零部件硬度与抗疲劳强度的氮化物。靠近表层的为化合物层，这是一个主要由六边形ε相位构成的碳氮化合物。最外层中Fe3O4氧化铁（磁铁矿）就是一层钝化层，其作用与铬-氧化物对不锈钢的效果类似。由于氧化物与化合物层的金属特性较低，而耐磨硬度较高，因此，其粘着与接触磨损将大大降低。与高温表面硬化工艺相比，经Corr-I-Dur®处理的零部件变形度小，尺寸变化小。

我国很多企业已经有了这个技术。

伯龙马

sinode 发表于 2015-6-19 14:55
楼主所发的内容实在是老黄历了，起码10几年前就看过了。很多做QPQ的都那这个内容当着葵花宝典。怎么就没有 ...

       如你所说，QPQ技术已在十几年前就在国内出现，并在多种书籍和刊物中转载。同时又被国家“产业结构调整指导目录（2011 年本）”被限制发展的。怎么看待这一问题，我个人认为：
       这个问题有点儿像盐浴炉问题，在“产业结构调整指导目录”中盐浴炉也被限制发展。但在一些产品热处理过程盐浴炉目前仍不可候缺吧？就是在德国据说目前仍在使用……，限制发展并不等于立即取消。2013年出版的《热处理手册》第4卷修订本，QPQ技术也是新加入的内容。介绍它也不等于推广它，仅仅是作为一种知识和经验对楼主的回应。
      

悍民

不是专业学热处理的

dhzhou888

伯龙马 发表于 2015-6-20 11:44
如你所说，QPQ技术已在十几年前就在国内出现，并在多种书籍和刊物中转载。同时又被国家“产业结构 ...

赞同马老师的观点。QPQ工艺应该有环保措施，虽然它对环境的影响大大小于汽车尾气，但不重视不行。美国的制造业已经空洞化，很多转移到外国。QPQ工艺在美国现在还有，但非常少，价格高。所以，美国的企业就在中国采购QPQ处理的零件。
下图是美国生产的QPQ设备，我国的设备与它比有差距。

dhzhou888

The equipment pictured is a Kolene salt bath nitriding system used for ferritic nitrocarburizing.

The following components are included in this system:

·        Preheat Oven
·        Two Nitriding Salt Bath Furnaces
·        One Salt Quench Furnace
·        Cascading Two-Tank Water Rinse System

(Option not shown – a manual or automated handling system)

sinode

马老师和周老师的说法和介绍都对。环境污染只是一个方面，马老师认为，和盐浴炉的性质差不多。我主要是想说明，搞QPQ的人都把QPQ神话了，是否是一己之私？殊不知，那些十几年前的老黄历有多少可信度？盐浴炉暂时是不能淘汰的，钡盐问题麻烦一些。德国确有盐浴处理，但他们的环保和后处理做得太好了。QPQ其实不能和盐浴炉相比，它甚至不能归为热处理。QPQ的硬化层只有0.02左右，成都工具研究所最新宣传的新一代QPQ能做到0.04，是不小的进步。但现今的软氮化+后氧化技术（不仅仅是通水蒸气）所得到的效果是不是远超QPQ？无论是硬度、深度、耐磨、抗腐蚀方面。所以我上文中就提到，在德国普遍使用气体氮化，QPQ（在德国叫Tenifer behandlt）只是用于表面改性而已，是归为表面处理一类的。

伯龙马

      siode你好，你的治学认真精神可嘉可赞。多年改革开放引进国外技术的过程或步骤：一般是引进--消化--吸收--创新。对于QPQ这项技术我们是引进了，消化了多少（有不同看法就说明还没消化透——见仁见智），吸收了没有？只要国内企业实施并有收效就说明吸收了（任何好东西都不是万能的，都有局限性，神话任何技术都是不可取的），创新了没有？成都工具厂的成果不就说明了吗……；由盐浴QPQ到气体氧氮碳共渗，算不算创新？。怎么看待原始的和新生的，每个人有每个人的观点，不必强求一致。
                                                                           仅是个人观点，欢迎讨论。

sinode

成都工具所是国内QPQ处理的创始者，当年学了Degussa公司的技术，是否有创新我们不清楚。无人去做细致的研究和比较。QPQ的大量宣传和神化也是由成工所完成的，并由此取得很好的经济效益，乃至群起模仿。我们也有一些零件长期委托工具所做QPQ处理，但如前所说，仅是德方的表面改性要求，并非热处理要求。以我和德国企业20年打交道的经验，如果QPQ真的能代替气体氮化，真的像某些人说的那么好，德国人一定会把它做到极致！所以我想澄清的问题主要有这几点，一、从业者的宣传，QPQ在热处理氮化领域具有无可比拟的优势，到了能包打天下的地步，实际是错误的，是误导的，纯粹出于商业目的。二、一些学者不了解实际，也不了解国外发达国家的情况，跟着在国内误导。三、QPQ处理毫无疑问有它的使用价值，但真的很有限，真的不能代替气体氮化；QPQ处理真的不能归为热处理，而应当归为表面处理。

dhzhou888

sinode 发表于 2015-6-22 11:41
成都工具所是国内QPQ处理的创始者，当年学了Degussa公司的技术，是否有创新我们不清楚。无人去做细致的研究 ...

我大部分同意您的观点。我搞QPQ技术多年，我反对过分宣传，QPQ工艺有局限性。我也多次说过QPQ工艺应该有环保措施，QPQ工艺不值得大力推广，今后会被淘汰。但是，我们确实有很多工件用QPQ工艺代替了渗氮、渗碳，而且产量很大。我认为QPQ不能全部代替渗氮渗碳，要看具体零件。目前，QPQ技术在取代六价铬电镀方面获得了巨大成功。

T透的水滴

dhzhou888 发表于 2015-6-23 02:00
我大部分同意您的观点。我搞QPQ技术多年，我反对过分宣传，QPQ工艺有局限性。我也多次说过QPQ工艺应该有 ...

周工，请教一下氮化为什么有些企业标准必须要白亮层？

dhzhou888

白亮层是通俗名称，学名是化合物层。为什么有些企业标准必须要求对白亮层进行考核，这可能有各种考虑。与零件的服役条件，技术要求有关。

qixiao9421

dhzhou888 发表于 2024-5-8 17:00
白亮层是通俗名称，学名是化合物层。为什么有些企业标准必须要求对白亮层进行考核，这可能有各种考虑。与零 ...

周老您好，请教您关于QPQ一些问题

1.我主要使用的材料为42CrMo和35CrMnSiA，其硬度要求分为240-280、280-320、300-340三个区间，我们现在针对42CrMo的表面处理，已经全面由镀铬切换为QPQ，但是35CrMnSi QPQ后基体硬度变低，故未进行切换，请问35CrMnSi该材料的最优化的表面处理方式应该是什么
2.我司的QPQ均为外协供应商操作，但是NSS总是隔三差五的有不合格，比如在空隙处、在焊缝处，这些该如何解决
3.顺祝您老身体安康

dhzhou888

关于1，35CrMnSiA零件如果要进行QPQ提高耐腐蚀性能，建议降低QPQ处理温度，保证硬度。有些零件也用涂装的方法来提高耐蚀性，如建筑用塔吊轴销的二硫化钼处理。
2，空隙处、在焊缝处是薄弱环节，要解决这个问题，根本是提高它的质量，还有要浸油。