[发明专利]一种循环QPQ处理工艺

说明书

技术领域

本发明属于金属元件制造加工业技术领域，具体涉及一种循环QPQ处理工艺。

背景技术

刀具强韧化处理的常规方法，一般是通过调整高速钢热处理工艺，改善碳化物的形态与分布来实现。采用真空热处理技术，获取细小晶粒组织，提高了高速钢M2Al的强韧性。涂层技术也是提高刀具强韧化性能的有效方法之一，利用PVD和CVD技术，在刀具表面形成很薄的涂层，这些涂层具有高硬度、良好的耐热性和隔热性，加上内部韧性较高的基体，使刀具具有强韧化特性。采用DC反应磁控溅射和电弧离子镀相结合的方法在高速钢上沉积氮化碳-氮化钛复合膜，大幅提高了刀具硬度和耐磨性能，从而使刀具具有外强内韧的特性。另外，激光强化技术也是高速钢刀具强韧化处理的主要工艺方法之一。该工艺主要是利用激光能量密度高、加热速度和冷却速度快特性，使高速钢中的奥氏体晶粒得到细化，刀具基体材料的韧性增加，同时大量碳化物溶入奥氏体，使随后的马氏体中的碳元素和合金元素含量增加，从而使刀具的硬度、耐磨性和红硬性显著提升。

QPQ技术是金属表面盐浴渗氮技术的简称。QPQ技术是一种氧氮化技术，其工艺过程包含预热、氮化、氧化、抛光等几个工序。QPQ技术能够很好的提升刀具地刃口硬度，从而提高刀具的耐磨性。QPQ处理的工件从表及里依次为化合物层(强化层)、扩散层和基体。化合物层含有Fe_2-3N的ε相，硬度很高，但韧性较差；扩散层由于氮量降低，主要是含Fe₄N的γ'相，韧性较高且有较高的硬度。因此用QPQ技术处理高速钢刀具时只能形成扩散层而不宜形成化合物层。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种循环QPQ处理工艺。对传统QPQ技术进行改进，能有效提高氮化层的深度，减小氮化白亮层厚度，改善强化层的韧性，在强韧性方面获得不错的效果。

为了实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案：

一种循环QPQ处理工艺，其特征在于：工艺步骤如下：

1）清洗

在水基清洗剂的作用下，超声波清洗将工件表面的污垢剥离脱落，清洗振动频率范围在60～120kHz，功率密度设定在0.5-0.8W/C；

2）预热

在3800-400℃的温度下，在空气炉中对工件加热30-60min；

3）氮碳共渗

将预热后的工件置于600-630℃的盐浴中，处理180min；

4）氧化和抛光

400-450℃下，氧化15min，清水漂洗，抛光。

重复1）-4）步骤3次，

所述水基清洗剂的组成配比如下：

表面活性剂AES1.5-2.0g/l

表面活性剂NP-72.0-2.5g/l

表面活性剂NP-102.2-2.6g/l

助洗剂0.2-0.3g/l

复合缓蚀剂0.5-0.8g/l

溶剂为水；

优选地，所述的助洗剂为三聚磷酸钠、4A沸石和碳酸钠中的一种或者两种以上的组合。

优选地，所述的复合缓蚀剂为聚醚和咪唑啉复配。

进一步优选地，所述聚醚和咪唑啉的复配质量比例为1：1。

本发明所述的渗氮盐浴中含CNO^-的质量百分数为30-40%。

优选地，所述的盐浴需要连续通入压缩空气，通气量为400～450L/h，使盐浴适度翻腾。

优选地，所述的盐要缓慢分批加入，一次性加入量过多会因反应剧烈而溢盐。

本发明的有益效果在于：

1、本发明的新型水基清洗剂的清洗能力强，常温条件下渣油脱脂率可达99.5%以上；属于低泡型清洗剂，起泡高达≤5mm；防锈性能良好。

2、本发明的循环QPQ工艺能彻底分解工件从渗氮炉带出来的氰根，消除公害；同时在工件表面形成黑色氧化膜，增加防腐能力，提高耐磨性；能有效提高氮化层的深度，减小氮化白亮层厚度，改善强化层的韧性，在强韧性方面获得不错的效果。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的实质性内容作进一步详细的描述。

实施例1

一种循环QPQ处理工艺，工艺步骤如下：

1）清洗

在水基清洗剂的作用下，超声波清洗将工件表面的污垢剥离脱落，清洗振动频率范围在60kHz，功率密度设定在0.8W/C；

2）预热

在380℃的温度下，在空气炉中对工件加热60min；

3）氮碳共渗