QPQ技術(shù)在國內(nèi)已經(jīng)普遍大量應(yīng)用，最新研究的深層QPQ技術(shù)是在保留原有QPQ技術(shù)優(yōu)點的基礎(chǔ)上開發(fā)的新技術(shù)，其化合物層的深度達到30μm以上，為普通QPQ技術(shù)的一倍多，抗鹽霧腐蝕能力從140h提高到300h以上，其抗蝕性遠(yuǎn)高于鍍鉻、鍍鎳等表面防腐技術(shù)的水平，因此應(yīng)用范圍要比普通QPQ技術(shù)廣泛得多。目前，深層QPQ技術(shù)所具有的高抗蝕性引起了有關(guān)行業(yè)，尤其是石油、化工、工程機械等腐蝕問題較為嚴(yán)重的行業(yè)的關(guān)注。這對深層QPQ技術(shù)的發(fā)展和研究以及應(yīng)用推廣注入了新的活力。重慶QPQ技術(shù)生產(chǎn)廠家以中低碳鋼以為例，從微觀角度對深層QPQ技術(shù)的高抗蝕機理進行了分析和探討。

　　深層QPQ技術(shù)主要包含以下幾道工序：在深層QPQ氮化鹽浴中進行滲氮，在氧化鹽浴中進行氧化，然后拋光，再進行二次氧化，在整個處理過程中滲層質(zhì)量好壞主要取決于深層QPQ鹽浴配方優(yōu)化與否。因此通過對深層QPQ技術(shù)的鹽浴配方進行了多次的優(yōu)化試驗，提高了鹽浴穩(wěn)定性和滲氮效果，從而大大加深了滲層的深度，改善了滲層質(zhì)量。并在石油管、工程機械活塞桿以及緊固件等工件上進行了試驗，取得了較好的試驗結(jié)果。

　　一、深層QPQ技術(shù)提高抗蝕性的機理

　　本文通過研究深層QPQ處理滲層的微觀結(jié)構(gòu)和氮碳氧元素濃度分布以及相組成，重慶QPQ技術(shù)生產(chǎn)廠家來為您分析深層QPQ技術(shù)高抗蝕性的原因。

　　1.金相分析

　　分別為45鋼和20鋼常規(guī)QPQ處理，滲層由疏松層、化合物層和擴散層組成。 45鋼經(jīng)常規(guī)QPQ處理后化合物層厚度為18～20μm，疏松層厚度為5～8μm，20鋼經(jīng)常規(guī)QPQ處理后化合物層厚度為18～20μm，疏松層厚度為6～9μm。

　　滲層由疏松層、化合物層、中間層和擴散層組成;疏松層是化合物層的一部分，是化合物層外面的不致密的部分。45鋼經(jīng)深層QPQ處理后化合物層厚度為45～47μm，疏松層厚度為7～10μm，中間層厚度為14～16μm，中間層往里為擴散層。20鋼經(jīng)深層QPQ處理后化合物層厚度為50～52μm，疏松層厚度為8～11μm，，中間層厚度為15～18μm，中間層往里為擴散層。

　　常規(guī)QPQ處理45鋼、20鋼的化合物層的深度偏淺，僅15～20μm，經(jīng)過深層QPQ處理后，化合物層的深度由15～20μm加深到30μm以上，為普通QPQ技術(shù)的一倍多，氮化層具有比基體材料更高的抗蝕性，在各種滲氮技術(shù)的應(yīng)用中已獲得公認(rèn)。因此，經(jīng)過深層QPQ處理后化合物層厚度增加對提高抗蝕起了關(guān)鍵的作用。

　　2.滲層的X射線衍射分析

　　深層QPQ處理20鋼滲層的X射線衍射譜線。滲層的最表面主要由Fe3O4和Fe3N相組成。這是由于滲層最外層的氧化膜很薄，在對最表層進行X射線衍射時會穿透氧化膜達到化合物層，因此滲層的最表面的相包括氧化膜和疏松層的Fe3O4，還有化合物層中的Fe3N(ε相)。

　　3.掃描電鏡顯微組織和氮碳氧元素濃度分布

　　20鋼經(jīng)深層QPQ處理后在掃描電鏡下觀察到的滲層顯微組織，最外層為氧化膜，向內(nèi)為疏松層、化合物層、中間層和擴散層。疏松層是化合物層的一部分，是化合物層外面的不致密的部分。最終觀測到了最外層的氧化膜，氧化膜厚度為5～10μm。在工件表面疏松氮化層上形成高抗蝕的Fe3O4氧化膜。深層QPQ技術(shù)具有高抗蝕的原因就在于這層摩擦系數(shù)低、化學(xué)穩(wěn)定性好的Fe3O4氧化膜的存在。氧化膜隔斷了腐蝕介質(zhì)和氮化層之間的通道，保護氮化層不受腐蝕。因此，在基體材料的表面有Fe3O4氧化膜和更深氮化層的雙層保護，使工件在QPQ處理后具有高抗蝕能力。

　　為了明確了氧元素進入化合物層內(nèi)部的詳細(xì)情況，以及氧元素進入化合物層內(nèi)部與疏松的關(guān)系。重慶QPQ技術(shù)生產(chǎn)廠家對經(jīng)深層QPQ處理的試樣的化合物層進行了氮元素和氧元素的掃描，對試樣由表面向內(nèi)做氧元素掃描。表面的氧元素含量高，這與表面氧化膜的存在相一致，同時氧元素的含量向化合物層的內(nèi)部進入很深。對化合物層中灰色疏松部分進行的元素掃描，結(jié)果表面氮元素的含量大大減少，而氧元素的含量大大增加。這證實了化合物層的疏松層是由于氮原子的分子化，形成氣體氮分子，逃離試樣的表面，從而形成孔洞，在深層QPQ處理進行氧化時，氧原子沿著孔洞進入化合物層的內(nèi)部，使化合物層鈍化，因此抗蝕性大大升高。顯然，致密氮化層的表面積小于多孔疏松氮化層的表面積。如果工件外表面為致密氮化層，氧化時形成的Fe3O4氧化膜面積將小于外表面為疏松氮化層的Fe3O4氧化膜面積。Fe3O4氧化膜具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性和抗蝕性，F(xiàn)e3O4氧化膜面積越大，其抗蝕性就越好。上述試驗從理論上證實了深層QPQ處理的抗蝕性比常規(guī)QPQ處理抗蝕性高的原因。

　　二、深層QPQ技術(shù)應(yīng)用研究

　　1.石油管防腐用深層QPQ技術(shù)的研究

　　試驗的中心環(huán)節(jié)是提高石油管的抗蝕性和石油管材料的力學(xué)性能達到合格標(biāo)準(zhǔn)。試驗中利用了J55、N80、N80Q等多種石油管材料，進行了深層QPQ處理后抗蝕性與原材料和氮化處理的對比?？刮g性主要鹽霧試驗方法。同時對常規(guī)QPQ處理后和深層QPQ處理后的試樣進行了沖擊試驗和拉伸試驗兩項力學(xué)性能試驗。

　　(1)深層QPQ處理對石油管材料抗鹽霧蝕性的影響

　　J55材料深層QPQ處理后的鹽霧試驗結(jié)果如表1所示，深層QPQ處理試樣鹽霧試驗的生銹時間是未處理的原材料的200多倍，是氮化試樣的5倍多，如果深層QPQ處理后再涂密封劑，生銹時間又提高近4倍，達到800倍以上。

　　(2)深層QPQ材料對石油管材料力學(xué)性能的影響

　　沖擊試驗：J55和N80兩種材料深層QPQ處理后沖擊試驗的結(jié)果如表4所示。J55材料經(jīng)深層QPQ處理后，沖擊值為35J，遠(yuǎn)高于QPQ處理的19.5J，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于API標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定值15J。N80材料經(jīng)深層QPQ處理后，沖擊值為22J，遠(yuǎn)高于QPQ處理的16.4J，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于API標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定值15J。J55和N80兩種材料經(jīng)深層QPQ處理后沖擊韌性分別比QPQ處理提高80%和30%。

　拉伸試驗：對J55、N80和N80Q三種材料經(jīng)深層QPQ處理以后，進行了拉伸試驗。由于材料的力學(xué)性能指標(biāo)對石油管來說，極其重要;而且QPQ處理的N80材料的延伸率達不到要求的指標(biāo)，因此為了可靠起見，反復(fù)進行了三次拉伸試。所有三種材料經(jīng)深層QPQ處理以后，材料的屈服強度，抗拉強度和延伸率都達到了API標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定值。

　　上述反復(fù)進行的拉伸試驗說明，深層QPQ處理以后材料的力學(xué)性能可以達到API標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的指標(biāo)，尤其是材料的延伸率比QPQ處理有所提高。

　　深層QPQ處理之所以能夠提高處理后材料的韌性，原因在于深層QPQ處理的滲層組織中有一層硬度較低，有一定朔性的中間層組織。QPQ處理的樣品拉伸試驗以后斷裂的情況，其中化合物層產(chǎn)生大量的脆性裂紋以后，裂紋向基體擴展，直接使基體產(chǎn)生斷裂。

　　深層QPQ處理的樣品拉伸試驗以后斷裂的情況，拉伸使化合物層產(chǎn)生裂紋以后，向內(nèi)擴展到了有一定朔性的過渡層，應(yīng)力得到釋放，裂紋得以擴展，試樣被拉長)以后裂紋才向基體擴展，而此時基體尚未產(chǎn)生裂紋，因此延伸率得到提高。

　　綜合上述情況，與QPQ處理相比，深層QPQ處理在韌性和延伸率方面大有改善，為解決石油管材料QPQ處理后延伸率不合格和氮化管井下斷裂問題提供了一種解決方法。

　　2.深層QPQ技術(shù)在工程機械活塞桿以及緊固件上的應(yīng)用

　　深層QPQ技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)在大型挖掘機、裝載機等工程機械液壓活塞桿以及緊固件方面進行試應(yīng)用，結(jié)果證明采用深層QPQ技術(shù)來處理的液壓活塞桿以及緊固件，化合物層深度、抗腐蝕性能以及表面硬度都滿足技術(shù)要求。

　　45鋼活塞桿，經(jīng)深層QPQ處理后，化合物層深度35～40μm，表面硬度≥600 HV0.1。經(jīng)深層QPQ處理的45鋼活塞桿在中性鹽霧試驗機中進行鹽霧試驗，抗蝕性能達到408h還未生銹。

　　45緊固件，經(jīng)深層QPQ處理后，化合物層深度30～40μm，表面硬度≥600 HV0.1。經(jīng)深層QPQ處理的45鋼緊固件在中性鹽霧試驗機中進行鹽霧試驗，抗蝕性能達到600h還未生銹。

　　三、結(jié)語

　　(1)深層QPQ技術(shù)的抗蝕性幾乎完全依靠它的化合物層，因此化合物層的深度對抗蝕性有決定性作，加深化合物層深度是提高抗蝕性的有效途徑。為了得到更滿意的抗蝕性，深層QPQ 處理就應(yīng)該獲得面積盡可能大的致密完整的Fe3O4氧化膜。

　　(2)深層QPQ處理使化合物層的深度由15～20μm增加到到30~40μm，其化合物層深度為普通QPQ技術(shù)的2倍，經(jīng)深層QPQ處理后再涂密封劑，抗鹽霧腐蝕能力提高到400h以上?？墒故凸懿牧系目刮g性達到處理前的800倍以上，為氮化處理的20倍以上。

　　(3)深層QPQ處理石油管材料的力學(xué)性能完全達到美國石油協(xié)會API標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值，為解決石油管防腐難題提供了一種新的解決途徑。由于時間和設(shè)備條件的限制，本項目尚未進入石油管下井實際應(yīng)用階段，目前正在尋求合作單位，準(zhǔn)備進入實際生產(chǎn)應(yīng)用階段。

　　(4)深層QPQ技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)在大型挖掘機、裝載機等工程機械液壓活塞桿以及緊固件方面進行試應(yīng)用，結(jié)果證明采用深層QPQ技術(shù)來處理的活塞桿以及緊固件，化合物層深度≥30μm，表面硬度≥600 HV0.1，抗鹽霧腐蝕性能達到400h以上還未生銹，完全滿足了用戶的技術(shù)要求。

　　以上就是重慶QPQ技術(shù)生產(chǎn)廠家對“高抗蝕機理及應(yīng)用”的講解分析了，希望對您有所幫助。如果您有關(guān)于QPQ技術(shù)相關(guān)疑問或需求可以隨時聯(lián)系我們，我們有專業(yè)的人員為您服務(wù)解答。