QPQ
Initialism für Abschrecken Polieren Abschrecken; ein Verfahren zur Härtung von Stahl und zur Verbesserung seiner Korrosionsbeständigkeit.
QPQ: Salzbadhärtung, die vor Rost schützt ohne Sprödigkeit
QPQ ist ein dreistufiges Oberflächenhärteverfahren für Stahl, das durch Härten, Polieren und erneutes Härten abläuft. Das erste Härten verhärtet eine dünne Randschicht; das Polieren entfernt die weiche oxidierte Oberfläche; das zweite Härten verhärtet diese frische Oberfläche neu. Das Ergebnis ist eine Randschicht von normalerweise 0,3 bis 0,8 mm Tiefe mit hoher Härte, ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit und beibehaltener Zähigkeit im Kern. Es wird weitverbreitet für Stempel, Werkzeuge, Lehren und Befestigungselemente verwendet, wo Verschleiß und Rost beide Probleme darstellen.
Das Verfahren nutzt geschmolzene Salzbäder, normalerweise Kaliumnitrit oder ein Nitrit-Nitrat-Eutektikum bei 570 bis 620 °C für das erste Härten. Diese Temperatur liegt bewusst unter vollständigen Härtungstemperaturen, weil QPQ sich ebenso auf Nitrierchemie wie auf thermisches Härten stützt. Stickstoff aus dem Salz diffundiert in die Stahloberfläche und bildet harte Eisennitridverbindungen. Das Werkstück wird dann gekühlt, entnommen und mechanisch poliert, um frisches Metall freizulegen. Dies entfernt die spröde Oxidschicht (die unter Belastung absplittern würde) und legt eine feste Oberfläche für das zweite Härten frei.
Das zweite Härten wird oft im selben Salzbad oder manchmal in Öl durchgeführt, je nach Stahlsorte und gewünschter Endhärte. Der Wiederaufhärtungsschritt versiegelt die stickstoffangereicherte Schicht und fixiert ihre Härte. Da der Stahlkern nie über Anlasstemperatur erhitzt wurde, behält er seine ursprüngliche Zähigkeit und Schlagfestigkeit. Diese Kombination, eine harte, korrosionsbeständige Oberfläche auf einem zähen, schlagresistenten Körper, ist der Grund, warum QPQ für viele Präzisionswerkzeuge der einfachen Oberflächenhärtung oder Aufkohlung vorgezogen wird.
QPQ funktioniert am besten bei Stählen mit 0,15 % bis 0,5 % Kohlenstoffgehalt und ist am wirkungsvollsten bei Legierungsstählen mit Chrom, Molybdän oder Vanadium. Edelstähle und hochkohlenstoffhaltige Werkzeugstähle können behandelt werden, erfordern aber sorgfältige Kontrolle von Zeit und Temperatur, um Verformungen zu vermeiden. Die Werkstückgeometrie spielt eine Rolle: Sackbohrungen und dünne Querschnitte neigen zu Salzeinschlüssen, was später zu Korrosion führt. Restliches Salz muss durch Waschen in heißem Wasser und Ethanol gründlich entfernt werden. Das Verfahren erzeugt minimale Maßveränderungen im Vergleich zu konventionellem Härten und eignet sich daher ideal für fertige Präzisionsteile.
Häufige Mängel sind ungleichmäßige Randschichttiefe durch schlechte Zirkulation im Bad, übermäßige Oxidbildung bei unvollständigem Polieren und weiche Stellen bei zu langsamer zweiter Härtung. Der Name spiegelt die buchstäbliche Reihenfolge wider: Der Begriff gewann in den 1970er und 1980er Jahren an Verbreitung, als Industriehärtereien nach Alternativen zur Aufkohlungsoberflächenhärtung für hochleistungsfähige Stempel und Lehren suchten. Modernes QPQ ist immer noch ein Nischenverfahren, nicht so verbreitet wie reine Oberflächenhärtung oder Nitrieren allein, bleibt aber die Spezifikation der Wahl in der Werkzeug- und Formenbauerei, wo Korrosion, Verschleiß und Kernzähigkeit alle kontrolliert werden müssen.