一種農用觸土部件的表面耐磨強化處理方法與流程

本發明屬于農業技術領域，具體地說，涉及一種農用觸土部件的表面耐磨強化處理方法。

背景技術：

農業機械在實際耕作過程中，其觸土部件(如犁鏵、旋耕刀、粉碎還田機刀片、鋤鏟、松土鏟、耙片等)與土壤、砂石、根茬等長期接觸，磨損嚴重，使用壽命短，由此導致耕作阻力增大，油耗增加，工作效率降低，耕作質量下降，作業成本增加。據不安全統計，農用觸土部件約80％以上的失效是由于磨損而造成的，所以，耐磨性能已成為觸土部件選材的主要性能指標。由于磨損大都發生在材料表面，因此，改善材料表面性能是提高觸土部件耐磨性能和延長其使用壽命的有效方法。

為了改善農用觸土部件的耐磨性能，延長其使用壽命，國內外學者進行了大量的相關研究，主要集中在高耐磨性、高硬度的新材料和表面工程技術應用等方面。據報道，國外農業機械的觸土部件幾乎全部采用表面處理技術以強化其表面性能。U Er等人在低合金鋼SAE 950C制犁鏵表面進行粉末滲硼，在實驗室測試其耐磨損性能大幅提高，但田間測試其磨損性能相比普通犁鏵沒有太大提高。Yilmaz等人采用堆焊在鑿形犁表面形成耐磨涂層來提高其耐磨性，經田間測試其磨損率比普通犁鏟減小約40％。Yazici在30MnB₅鋼制犁鏵進行碳氮共滲化學熱處理，比傳統熱處理工藝的磨損率降低15％，磨損尺寸降低約27％。Jankauskas等人在犁尖前表面噴焊Fe-C-Cr-Nb-Mo-W-B硬化層使犁鏵的磨損率降低6倍。我國在表面強化方面也進行了大量研究。郝建軍等人采用氧乙炔火焰熔覆技術在65Mn鋼基體上制備了組織致密，強韌性高、耐磨性好的鎳基/鑄造碳化鎢合金耐磨熔覆層，延長了犁鏵的使用壽命。陳卓君等人通過激光表面強化技術使材料在土壤中的耐磨性能比普通的淬火組織提高了約5倍。楊豐等人在65Mn合金鋼制旋耕刀片表面熔焊2mm厚的耐磨合金，使其壽命提高了2倍以上。黃瑞峰等人在普通碳鋼Q235基體上用氧乙炔火焰熱噴焊Ni基Al₂O₃復合涂層，使基體的耐磨性提高了3-5倍。盡管國內外學者采用各種技術和方法來降低農用觸土部件的磨損，但是由于成本或者工藝復雜等原因未能應用到實際的農業生產中。

TD鹽浴處理(Thermal diffusion)是一種應用范圍很廣的表面強化技術，由于所使用的設備簡單、工藝操作簡便，鹽浴流動性好、成本低廉，覆層質量穩定，處理過程綠色環保等優點，一直受到國內外市場的高度青睞。工件經TD處理后得到的碳化物覆層具有高的硬度和良好的抗磨損性能，高的抗咬合性和抗剝落性能，而且不降低基體材料的塑韌性，可以大幅提高工件的使用壽命。因此，本發明的目的就是提出一種TD鹽浴處理工藝方法對農用觸土部件進行表面強化處理，能夠大幅延長農用觸土部件的使用壽命。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種農用觸土部件的表面耐磨強化處理方法，該方法可以延長農用觸土部件的使用壽命。

其具體技術方案為：

一種農用觸土部件的表面耐磨強化處理方法，包括以下步驟：

步驟1、打磨：使用砂輪機以及金相砂紙對農用觸土部件的預處理表面進行打磨處理；

步驟2、前處理：將打磨后的農用觸土部件依次進行脫脂、除銹和表面活化處理；

步驟3、預熱處理：將前處理好的農用觸土部件放置于低溫加熱爐中進行預熱處理；

步驟4、鹽浴處理：把配制好的浴鹽混合均勻，待高溫鹽浴爐溫達到設定溫度后放入坩堝中，待浴鹽融化均勻并達到預定處理溫度后，再將低溫加熱爐中預熱的農用觸土部件迅速取出并放入熔融鹽浴中按預設的工藝時間進行鹽浴處理，在工件表面獲得碳化物耐磨覆層；

步驟5、清洗：將鹽浴處理后的農用觸土部件置于沸水中進行多次煮洗，以清除工件表面粘附的殘鹽；

步驟6、熱處理：對清理完殘鹽的農用觸土部件進行淬火+回火熱處理，使金屬基體獲得與覆層相匹配的強度和硬度。

進一步，所述農用觸土部件為農業耕作過程中的鋼制觸土部件：犁鏵、旋耕刀、深松鏟、耙片等。

與現有技術相比，本發明的有益效果：

本發明在農用觸土部件表面制備碳化物耐磨覆層，由于這種覆層具有與基體結合好、硬度高、致密光整，與土壤摩擦系數小等優點，能提高農用觸土部件表面的耐磨性能，延長農用觸土部件的使用壽命，進而降低農業耕作成本。

附圖說明

圖1是本發明的處理方法工藝流程示意圖。

圖2是本發明實施例1的工藝流程示意圖。

圖3是TD鹽浴處理后得到的覆層顯微形貌圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方案對本發明的技術方案作進一步詳細地說明。

如圖1所示，一種農用觸土部件的表面耐磨強化處理方法，包括以下步驟：

步驟1、打磨：使用砂輪機以及金相砂紙對農用觸土部件的預處理表面進行打磨處理；

步驟2、前處理：將打磨后的農用觸土部件依次進行脫脂、除銹和表面活化處理；

步驟3、預熱處理：將前處理好的農用觸土部件放置于低溫加熱爐中進行預熱處理；

步驟4、鹽浴處理：把配制好的浴鹽混合均勻，待高溫鹽浴爐溫達到設定溫度后放入坩堝中，待浴鹽融化均勻并達到預定處理溫度后，再將低溫加熱爐中預熱的農用觸土部件迅速取出并放入熔融鹽浴中按預設的工藝時間進行鹽浴處理，在工件表面獲得碳化物耐磨覆層；

步驟5、清洗：將鹽浴處理后的農用觸土部件置于沸水中進行多次煮洗，以清除工件表面粘附的殘鹽；

步驟6、熱處理：對清理完殘鹽的農用觸土部件進行熱處理：淬火+回火，使金屬基體獲得與覆層相匹配的強度和硬度。

所述農用觸土部件為農業耕作過程中的鋼制觸土部件：犁鏵、旋耕刀、粉碎還田機刀片、鋤鏟、松土鏟、耙片。

實施例1

如圖2所示，將65Mn鋼制犁鏵或深松鏟頭的工作表面，使用精細砂輪和金相砂紙進行表面打磨，要求：打磨后的工作表面無深劃痕或有少許劃痕但劃痕方向一致。

將打磨后的65Mn鋼制犁鏵或深松鏟頭，用20％NaOH溶液在沸水中脫脂，脫脂完成以后用5％的HCl溶液常溫下浸泡8min進行除銹清洗，然后清洗；最后再用3％硝酸溶液浸泡8秒進行活化處理。

將前處理后的犁鏵或深松鏟頭放置于低溫加熱爐中進行500℃保溫30min的預熱處理。

實驗TD鹽浴滲釩法配方采用：85％硼砂+5％碳化硼+10％五氧化二釩，先將配置好的浴鹽混合均勻，放入部分鹽浴啟動高溫鹽浴爐，待鹽浴爐內鹽浴完全融化后加入剩余浴鹽，當坩堝內的溫度達到950℃時，從低溫加熱爐中迅速取出預熱的犁鏵或深松鏟頭放入鹽浴中，進行保溫鹽浴處理5h后取出，放置于空氣中冷卻，保溫期間每隔1h對鹽浴進行攪拌，使鹽浴成分均勻。TD鹽浴處理后得到的覆層顯微形貌如圖3所示。

將冷卻后的犁鏵或深松鏟頭置于沸水中進行多次煮洗，以去除犁鏵或深松鏟頭表面粘附的殘鹽。

對清理完殘鹽的犁鏵或深松鏟頭進行熱處理：首先將犁鏵或深松鏟頭放置于低溫加熱爐中，在840℃下保溫10min后迅速取出并進行油淬；然后將犁鏵或深松鏟頭放置于低溫回火爐中，在550℃下保溫2h后取出進行空冷。

經過此鹽浴處理后，犁鏵或深松鏟頭表面獲得厚度約為10μm左右的碳化釩耐磨覆層，硬度約為HV3000左右，覆層組織致密，表面光整，與基體具有良好的結合強度，大大提高了犁鏵或深松鏟頭的耐磨性能，延長了其使用壽命。

以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，本發明的保護范圍不限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明披露的技術范圍內，可顯而易見地得到的技術方案的簡單變化或等效替換均落入本發明的保護范圍內。