珠光体球墨铸铁因其良好的综合力学性能被广泛应用于承受重载、耐磨零件的制造,恶劣的使用环境对其耐磨和耐蚀性能要求较高。一般的表面强化处理只能单方面提高其耐磨性或耐蚀性,QPQ（盐浴复合处理）工艺可以实现耐磨性和耐蚀性的结合,但一般的QPQ工艺对工件的耐磨性能和耐腐蚀性能增强稍显不足,难以满足其在高速重载条件下的使用要求。因此,本试验采用深层QPQ稀土催渗工艺,以实现高速重载环境下的高耐磨性和高耐蚀性。本文采用金相组织观察、SEM扫描及能谱分析、X射线衍射分析、显微硬度测试、摩擦磨损试验和电化学腐蚀试验等手段,研究了不同基盐配方和氮化参数对珠光体球墨铸铁渗层组织、元素分布、显微硬度、耐磨性能及耐腐蚀性能的影响。基盐成分对渗层组织的影响研究结果表明,基盐中[CNO^-]=30%、[K⁺]/[Na⁺]=1.4时渗层中白亮层厚度较大,同时出现一定厚度的黑色扩散层组织;稀土含量越低,白亮层厚度越大;随锂盐含量增加,白亮层、扩散层的厚度及致密度逐渐增加。基盐中含有1.5%稀土和10.5%锂盐时,白亮层厚度达18μm,扩散层达20μm。基盐成分对渗层硬度的影响研究结果表明,基盐中[CNO^-]=30%、[K⁺]/[Na⁺]=1.4时渗层硬度较高;稀土含量越低,渗层硬度越高;基盐含1.5%稀土时,渗层硬度随锂盐含量的增加先增大后减小,含7.5%锂盐时白亮层硬度达1100.8HV。在600⁶60℃,60¹50min条件下的QPQ试验结果表明,随着氮化温度的升高,试样渗层的厚度及硬度先增大后减小。600⁶20℃时几乎观察不到扩散层组织;640℃时出现白亮层和扩散层的混合组织。随着氮化时间的延长,试样渗层的厚度及硬度逐渐增大,且有一定的协同性,扩散层中白色高氮化合物比重稍有增加。QPQ处理后,试样渗层由外向内包括氧化物层、极薄疏松层、致密化合物层及扩散层组织。O主要集中在氧化物层;N主要集中在化合物层和扩散层组织;C主要集中在氧化层;S集中分布于化合物层的外表面;Ce渗入极少,主要分布化合物层。氧化层物相主要是Fe₃O₄和Li₂Fe₃O₄;氮化层的物相主要是Fe₃N和Fe₄N。QPQ试样和基材的干摩擦磨损试验结果表明,珠光体球铁的耐磨性随氮化温度升高先增大后减小,随保温时间的延长持续增大。640℃氮化150min时试样的磨损失重最小,低至2.0mg,其磨损失重仅为未处理试样的2.9%。试样的主要磨损机制为氧化磨损、黏着磨损及轻微的磨粒磨损。QPQ试样和基材的电化学腐蚀测试结果表明,QPQ处理后珠光体球铁的耐腐蚀性能得到极大提升。在640℃氮化90min时耐腐蚀性能相对较好,相对基材腐蚀电位提高0.2888V,腐蚀电流密度提高两个数量级。综上所述,分析优化得到的珠光体球铁深层QPQ基盐配方为:39%CO（NH₂）₂、13%Na₂CO₃、23%K₂CO₃、1%Na₂SO₃、2%K₂SO₃、6%NaCl、10%KCl、7%Li₂CO₃、1%Ce₂（CO₃）₂·x H₂O。获得高耐磨性、耐腐蚀性的热处理工艺参数为640℃氮化120min,360℃氧化40min+20min,可获得18μm白亮层、20μm扩散层,白亮层硬度达1057.8HV。