一种大尺寸齿圈的QPQ加工方法与流程

本发明涉及qpq处理工艺技术领域，具体为一种大尺寸齿圈的qpq加工方法。

背景技术：

qpq(quench-polish-quench,淬火-抛光-淬火)技术的实质是低温盐浴渗氮+盐浴氧化或低温盐浴氮碳共渗+盐浴氧化，它是一种金属零件表面改性技术，具有高抗蚀、高耐磨、微变形的优点。经qpq技术处理的工件表面为fe3o4氧化膜，其抗蚀性远高于镀铬、镀镍等表面防护技术的水平，中碳钢经qpq处理后在很多领域可以代替不锈钢。同时，qpq工艺可以代替发黑、磷化和镀镍等传统防腐蚀工艺。目前，qpq技术所具有的高抗蚀性引起了有关行业，尤其是石油、化工等腐蚀问题较为严重的行业的极大关注。

其中预热、氮化和空冷是比较重要的环节，若是处理不当，会使得处理后的工件达不到标准，严重会使工件形变。

技术实现要素：

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种大尺寸齿圈的qpq加工方法，包括以下步骤：

步骤1：前检：每箱产品抽检1-2件，检查外观有无碰伤、锈迹，产品是否与图纸相符；

步骤2：装卡：采用齿圈专用卡具，每炉装容量在500-700kg，每件产品之间应保持间距＞10mm；

步骤3：预处理：将卡具及产品吊入清洗机内进行超声波清洗20min，水温60℃，ph值＞9，清洗完成后用高压水枪冲洗,直至产品表面无油脂、尘土以及其它污物；

步骤4：预热：使用行车将装卡好的产品放入预热炉进行预热；

步骤5：氮化：使用行车将预热好的产品放入氮化炉，在井式氮化炉内按指定工艺进行氮化；

步骤6：氧化：使用行车将氮化好的产品放入氧化炉，在井式氧化炉内按指定工艺进行氧化；

步骤7：空冷：使用行车将氧化好的产品掉放在指定区域进行冷却，冷却时将隔热罩完全罩住整个卡具，防止产品跟大量空气接触导致外观氧化发红，减缓产品冷却时间避免产生变形，同时避免高温热气伤人。

步骤8：清洗：将淬水后的产品整炉用行车依次放入清洗槽进行清洗；

步骤9：浸油：将产品逐个取下并放在浸油框中浸油，浸油后再放入沥油框沥干多余油；

步骤10；包装：将浸好油的产品逐个放入木箱中，每层用薄膜纸间隔开。

进一步的，步骤4中产品在井式预热炉内随炉升温至380℃然后保温1h，升温速度≤10℃/min，预热炉功率为45kw-50kw，直至产品表面呈草黄色或蓝灰色，大尺寸产品在预热时，控制升温速度＜10℃/min，产品能充分均匀的受热，使得内部组织稳定，为产品在后续工序中不产生变形提供保障。

进一步的，步骤5中产品随炉升温至570℃然后保温2h，控制氮化炉盐浴成分cno^-％≥30，cn^-％≤5，co2^2-≥2，产品出炉呈灰色或黑灰色。

进一步的，氮化炉盐浴成分cno^-％＜36，大尺寸产品在氮化工序时与常规产品也有所差别，大尺寸产品对氮化炉中氰酸根、碳酸根以及氰根的含量要求比常规产品更为苛刻，只有在30≤cno^-％＜36，cn^-％≤3，co2^2-≥7的盐浴氛围中，产品才能保证质量，否则就容易出现发花、起皮等质量问题。

进一步的，步骤6中产品进炉前保持炉温为430℃，完全进炉后开始计时20min，出炉后呈黑色。

进一步的，步骤7中使用双耐热层隔热罩，空冷时间为1h，直至产品温度＜100℃后淬水，为确保冷却速度≤5℃/min，需使用双耐热层隔热罩，由于大尺寸产品较常规产品对温度变化更加敏感，大尺寸产品出炉后，不能长时间直接跟冷空气接触，会导致产品冷却速度过快以及产品内外温度不同，从而导致变形，所以需要用双耐热层隔热罩罩住整个卡具，控制冷却速度≤5℃/min，防止产品跟大量空气接触导致外观氧化发红，减缓产品冷却时间避免产生变形，同时避免高温热气伤人。

进一步的，步骤8中每个冷水槽时间为5min，最后在60℃的热水槽中浸泡40min，每个清洗槽水ph值大于12时，需更换1/3清水。

进一步的，步骤9中防锈油的配比为40号机油与柴油1:1混合，浸油后产品轻拿轻放注意碰、刮伤。

工作原理和有益效果：通过对预热、氮化、空冷的条件进行精确的控制，以避免产品形变，提高产品质量。

1)大尺寸产品较常规产品对温度变化更加敏感，温度变化过快，会导致产品产生变形，大尺寸产品在预热时，控制升温速度＜10℃/min，产品能充分均匀的受热，使得内部组织稳定，为产品在后续工序中不产生变形提供保障。

2)大尺寸产品在氮化工序时与常规产品也有所差别，大尺寸产品对氮化炉中氰酸根、碳酸根以及氰根的含量要求比常规产品更为苛刻，只有在30≤cno^-％＜36，cn^-％≤5，co2^2-≥2的盐浴氛围中，产品才能保证质量，否则就容易出现发花、起皮等质量问题。

3)由于大尺寸产品较常规产品对温度变化更加敏感，大尺寸产品出炉后，不能长时间直接跟冷空气接触，会导致产品冷却速度过快以及产品内外温度不同，从而导致变形，所以需要用双耐热层隔热罩罩住整个卡具，控制冷却速度≤5℃/min，防止产品跟大量空气接触导致外观氧化发红，减缓产品冷却时间避免产生变形，同时避免高温热气伤人。

附图说明

图1为本发明盐雾试验腐蚀性对比示意图；

图2为本发明滑动磨损耐磨性对比结构示意图。

具体实施方式

根据下述实施例，可以更好地理解本发明。

如图1-2所示，一种大尺寸齿圈的qpq加工方法，一种大尺寸齿圈的qpq加工方法，包括以下步骤：

步骤1：前检：每箱产品抽检1-2件，检查外观有无碰伤、锈迹，产品是否与图纸相符；

步骤2：装卡：采用齿圈专用卡具，每炉装容量在500-700kg，每件产品之间应保持间距＞10mm；

步骤3：预处理：将卡具及产品吊入清洗机内进行超声波清洗20min，水温60℃，ph值＞9，清洗完成后用高压水枪冲洗,直至产品表面无油脂、尘土以及其它污物；

步骤4：预热：使用行车将装卡好的产品放入预热炉进行预热；

步骤5：氮化：使用行车将预热好的产品放入氮化炉，在井式氮化炉内按指定工艺进行氮化；

步骤6：氧化：使用行车将氮化好的产品放入氧化炉，在井式氧化炉内按指定工艺进行氧化；

步骤7：空冷：使用行车将氧化好的产品掉放在指定区域进行冷却，冷却时将隔热罩完全罩住整个卡具，防止产品跟大量空气接触导致外观氧化发红，减缓产品冷却时间避免产生变形，同时避免高温热气伤人。

步骤8：清洗：将淬水后的产品整炉用行车依次放入清洗槽进行清洗；

步骤9：浸油：将产品逐个取下并放在浸油框中浸油，浸油后再放入沥油框沥干多余油；

步骤10；包装：将浸好油的产品逐个放入木箱中，每层用薄膜纸间隔开。

如图1所示对几种不同材料、不同工艺处理的样品按同样的试验条件，按astmb117标准进行了连续喷雾试验，盐雾试验温度35±2℃，相对湿度＞95％，5％nacl水溶液喷雾。qpq零件的抗蚀性是1cr18ni9ti不锈钢的5倍，是镀硬铬的70倍，是发黑的280倍。

如图2所示该工艺能极大地提高各种黑色金属零件表面的硬度和耐磨性，降低摩擦系数，产品经过qpq处理后，耐磨性比常规淬火、高频淬火高16倍以上，比渗碳淬火高9倍以上，比镀硬铬和离子渗氮高2倍以上。

实施例1

其中，步骤4中产品在井式预热炉内随炉升温至380℃然后保温1h，升温速度＝3℃/min，预热炉功率为50kw，直至产品表面呈草黄色或蓝灰色，大尺寸产品在预热时，控制升温速度＝5℃/min。

其中，步骤5中产品随炉升温至570℃然后保温2h，控制氮化炉盐浴成分cno^-％≥31，cn^-％≤2，co2^2-≥7，产品出炉呈灰色或黑灰色。

其中，氮化炉盐浴成分cno^-％＝34。

其中，步骤6中产品进炉前保持炉温为430℃，完全进炉后开始计时20min，出炉后呈黑色。

其中，步骤7中使用双耐热层隔热罩，空冷时间为1h，直至产品温度＜100℃后淬水。为确保冷却速度＝1℃/min，需使用双耐热层隔热罩。

其中，步骤8中每个冷水槽时间为5min，最后在60℃的热水槽中浸泡40min，每个清洗槽水ph值大于12时，需更换1/3清水。

其中，步骤9中防锈油的配比为40号机油与柴油1:1混合，浸油后产品轻拿轻放注意碰、刮伤。

实施例2

其中，步骤4中产品在井式预热炉内随炉升温至380℃然后保温1h，升温速度＝5℃/min，预热炉功率为45kw，直至产品表面呈草黄色或蓝灰色，大尺寸产品在预热时，控制升温速度＝3℃/min。

其中，步骤5中产品随炉升温至570℃然后保温2h，控制氮化炉盐浴成分cno^-％≥30.5，cn^-％≤4，co2^2-≥5，产品出炉呈灰色或黑灰色。

其中，氮化炉盐浴成分cno^-％＝33。

其中，步骤6中产品进炉前保持炉温为430℃，完全进炉后开始计时20min，出炉后呈黑色。

其中，步骤7中使用双耐热层隔热罩，空冷时间为1h，直至产品温度＜100℃后淬水。为确保冷却速度＝3℃/min，需使用双耐热层隔热罩。

其中，步骤8中每个冷水槽时间为5min，最后在60℃的热水槽中浸泡40min，每个清洗槽水ph值大于12时，需更换1/3清水。

其中，步骤9中防锈油的配比为40号机油与柴油1:1混合，浸油后产品轻拿轻放注意碰、刮伤。

实施例3

其中，步骤4中产品在井式预热炉内随炉升温至380℃然后保温1h，升温速度＝8℃/min，预热炉功率为48kw，直至产品表面呈草黄色或蓝灰色，大尺寸产品在预热时，控制升温速度＝8℃/min。

其中，步骤5中产品随炉升温至570℃然后保温2h，控制氮化炉盐浴成分cno^-％≥32，cn^-％≤3，co2^2-≥7，产品出炉呈灰色或黑灰色。

其中，氮化炉盐浴成分cno^-％＝35。

其中，步骤6中产品进炉前保持炉温为430℃，完全进炉后开始计时20min，出炉后呈黑色。

其中，步骤7中使用双耐热层隔热罩，空冷时间为1h，直至产品温度＜100℃后淬水，为确保冷却速度＝1℃/min，需使用双耐热层隔热罩。

其中，步骤8中每个冷水槽时间为5min，最后在60℃的热水槽中浸泡40min，每个清洗槽水ph值大于12时，需更换1/3清水。

其中，步骤9中防锈油的配比为40号机油与柴油1:1混合，浸油后产品轻拿轻放注意碰、刮伤。

结合实施例1、实施例2和实施例3将cno^-％＝30-33，cn^-％≤5，co2^2-≥5时就可保证质量。