QPQ技術在國内外汽車行業已經投入使用，國内也已有研究院所引進相應技術進行研究，取得了突破性進展，能夠大幅提高黑色金屬及其合金的表面硬度、抗磨損性和抗蝕性，但化合物層厚度最高隻有30μm，其耐磨性能能否滿足農用機械重載荷和超常使用壽命的要求還有待進一步研究。

1.技術原理

QPQ技術是一種複合處理技術，是基于在滲氮鹽浴和氧化鹽浴中進行處理的工藝，可同時實現滲氮和氧化的複合處理，滲層組織是具有高強度和高耐蝕性的複合的氮化物和氧化物。主要工藝過程為：清洗→預熱→滲氮→抛光→氧化→清洗→幹燥上油，其中滲氮為整個過程中的核心步驟，其目的是在金屬表面形成足夠厚度的化合物層和擴散層。

2.典型零件QPQ處理後性能分析

（1）制動器壓盤

制動器是整個制動系統的核心，制動器壓盤又是制動器的關鍵零件，因此，其質量好壞直接決定着拖拉機在使用過程中的安全性。圖1為一種制動器壓盤的實物圖。

（a）

（b）

圖1 某種拖拉機制動器壓盤

零件材料為QT500-7，鑄件，原技術要求為水滴窩表面感應淬火，硬化層深度≥1.5mm，制動器壓盤平面度≤0.04mm。由于感應淬火所用的感應器是利用外徑3mm的紫銅管制作而成，其缺點為：

①制作難度大，外徑3mm的紫銅管内徑隻有1mm，在彎折的過程中容易出現死彎，使内孔堵死。

②由于壓盤水滴窩的尺寸和感應器大小極為相近，在加熱過程中零件距離感應器不足1mm，極易發生打火，燒壞感應器。

另外，感應淬火後零件的變形量大，平面度約為0.08mm，超出技術要求的一倍。

改用QPQ技術取代感應淬火後，經檢測QPQ處理後零件的表面硬度為470HV（約合47HRC）達到了圖樣設計要求，但其滲層深度隻有0.16mm，為進一步檢驗其耐磨性能不能滿足使用要求，故在自制的摩擦試驗機上對QPQ處理件和高頻淬火件進行了摩擦磨損試驗，在3.5kg的載荷下，持續滑動摩擦24h，其結果顯示，QPQ處理件磨下深度為0.02mm，感應淬火件磨下深度為0.15mm，因此，QPQ處理件的耐磨性大大高于感應淬火。

另外，通過測量發現零件QPQ處理前後的平面度相差在0.03mm範圍内。因此，相較于高頻淬火，QPQ技術具有變形量小、耐磨性高的特點，具有明顯優勢。

（2）内齒圈

内齒圈零件是農機傳動系統的關鍵零部件，其性能好壞直接影響整機的使用。零件材料多為中碳鋼或中碳合金鋼，目前，針對此類零件多采用離子氮化或感應淬火的方法進行表面強化。

圖2為我公司生産的一種内齒圈，其材料為42CrMo，熱處理工藝為調質後進行離子氮化，技術要求為，調質硬度為246～270HBW，氮化層深0.5mm，表面硬度不小于500HV。但由于離子氮化成本高、處理時間長，效率低；若改用感應熱處理，雖然效率高，但由于零件壁薄，變形量大。鑒于此，利用QPQ技術進行處理，處理後零件表面硬度可達770HV，滲層深度可達0.6mm，且幾乎無變形，總體性能大大優于前兩種工藝。

圖2 某種拖拉機内齒圈

（3）活塞杆

活塞杆是農機、汽車等行業常用的零部件，材料多用中碳合金鋼，由于使用環境惡劣，極易被腐蝕。目前，針對此類零件多采用鍍鉻的方法進行表面防護。

圖3為我公司生産的一種活塞杆，材料為40Cr，技術要求：調質處理，硬度24～32HRC，鍍Cr，耐腐蝕性：鹽霧試驗96h。但鍍鉻的耐腐蝕性差，在室溫下進行中性鹽霧試驗，48h便開始出現鏽蝕。而經QPQ處理後，在室溫下進行中性鹽霧試驗，432h後才出現點蝕，其耐蝕性是鍍鉻的近10倍。

圖3 某種拖拉機活塞杆

（4）撥叉

撥叉是在汽車、工程機械、農用機械的變速裝置中起決定性作用的關鍵重要件，目前撥叉主要材料為中碳鋼和中碳合金鋼。為增強叉口的耐磨性，多進行感應淬火和磷化處理。

圖4為我公司生産的一種撥叉，材料為45鋼，技術要求：叉口高頻淬火，層深0.8～2mm，硬度45～55HRC ，磷化處理。但由于叉口壁很薄，淬火層深不易控制，淬火質量極不穩定，不是淬透，就是無硬化層。

利用QPQ技術進行處理，經檢測表面硬度在510HV（約合50HRC）以上，層深0.4mm，由于處理溫度遠低于相變溫度，零件幾乎無變形。

（a）

（b）

圖4 某種拖拉機撥叉

（5）短叉軸

短叉軸類零件是農機行業常用的零部件，在農機與農機具連接中起到不可或缺的作用，不僅要求具有良好的耐磨性，還要求較高的抗疲勞性能。目前其主要材料為中碳合金鋼，主要處理工藝為調質加表面感應淬火。

圖5為我公司生産的一種短叉軸，材料為42CrMo，技術要求：調質硬度269～298HBW，高頻熱處理，花鍵部分表面硬度 52～57HRC，有效深度2～4mm（從表面測至硬度450HV處），直徑42mm光軸，硬度不小于52HRC，層深2～4mm（從表面測至硬度450HV處）。

圖5 某種拖拉機短叉軸

目前主要的問題為直徑42mm光軸處耐磨性不佳，易磨出溝槽，叉子部位易生鏽。

利用QPQ技術進行處理，經檢測零件表面硬度可達640HV，約合57HRC，滲層深度為0.35mm；在自制的摩擦磨損試驗機上進行試驗，QPQ處理後零件的耐磨性能大大高于感應淬火零件；室溫下中性鹽霧試驗檢測表明QPQ處理後零件的耐腐蝕時間可達200h，耐腐蝕性能優越；但扭轉疲勞試驗表明QPQ處理後零件的抗疲勞性能相較于感應淬火零件有了大幅下降，下降約40%，這可能是由于QPQ處理影響了零件心部的調質硬度。

3.結語

（1）QPQ處理後，材料為中碳合金鋼的滲層深度最大，可達0.6mm，材料為QT500-7的壓盤零件滲層最淺，隻有0.16mm。

（2）QPQ處理後，零件的耐腐蝕性能得到大幅提升，中性鹽霧試驗時間可達200h以上。

（3）QPQ處理前後，零件變形量微小，平面度變化範圍可控制在0.03mm以内。

（4）通過摩擦磨損對比試驗可看出，中碳合金鋼QPQ處理後的耐磨性能較高頻淬火有大幅提高。

（5）QPQ技術不适用于有較高抗疲勞強度要求的零件。

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