一种农用触土部件的表面耐磨强化处理方法与流程

本发明属于农业技术领域，具体地说，涉及一种农用触土部件的表面耐磨强化处理方法。

背景技术：

农业机械在实际耕作过程中，其触土部件(如犁铧、旋耕刀、粉碎还田机刀片、锄铲、松土铲、耙片等)与土壤、砂石、根茬等长期接触，磨损严重，使用寿命短，由此导致耕作阻力增大，油耗增加，工作效率降低，耕作质量下降，作业成本增加。据不安全统计，农用触土部件约80％以上的失效是由于磨损而造成的，所以，耐磨性能已成为触土部件选材的主要性能指标。由于磨损大都发生在材料表面，因此，改善材料表面性能是提高触土部件耐磨性能和延长其使用寿命的有效方法。

为了改善农用触土部件的耐磨性能，延长其使用寿命，国内外学者进行了大量的相关研究，主要集中在高耐磨性、高硬度的新材料和表面工程技术应用等方面。据报道，国外农业机械的触土部件几乎全部采用表面处理技术以强化其表面性能。U Er等人在低合金钢SAE 950C制犁铧表面进行粉末渗硼，在实验室测试其耐磨损性能大幅提高，但田间测试其磨损性能相比普通犁铧没有太大提高。Yilmaz等人采用堆焊在凿形犁表面形成耐磨涂层来提高其耐磨性，经田间测试其磨损率比普通犁铲减小约40％。Yazici在30MnB₅钢制犁铧进行碳氮共渗化学热处理，比传统热处理工艺的磨损率降低15％，磨损尺寸降低约27％。Jankauskas等人在犁尖前表面喷焊Fe-C-Cr-Nb-Mo-W-B硬化层使犁铧的磨损率降低6倍。我国在表面强化方面也进行了大量研究。郝建军等人采用氧乙炔火焰熔覆技术在65Mn钢基体上制备了组织致密，强韧性高、耐磨性好的镍基/铸造碳化钨合金耐磨熔覆层，延长了犁铧的使用寿命。陈卓君等人通过激光表面强化技术使材料在土壤中的耐磨性能比普通的淬火组织提高了约5倍。杨丰等人在65Mn合金钢制旋耕刀片表面熔焊2mm厚的耐磨合金，使其寿命提高了2倍以上。黄瑞峰等人在普通碳钢Q235基体上用氧乙炔火焰热喷焊Ni基Al₂O₃复合涂层，使基体的耐磨性提高了3-5倍。尽管国内外学者采用各种技术和方法来降低农用触土部件的磨损，但是由于成本或者工艺复杂等原因未能应用到实际的农业生产中。

TD盐浴处理(Thermal diffusion)是一种应用范围很广的表面强化技术，由于所使用的设备简单、工艺操作简便，盐浴流动性好、成本低廉，覆层质量稳定，处理过程绿色环保等优点，一直受到国内外市场的高度青睐。工件经TD处理后得到的碳化物覆层具有高的硬度和良好的抗磨损性能，高的抗咬合性和抗剥落性能，而且不降低基体材料的塑韧性，可以大幅提高工件的使用寿命。因此，本发明的目的就是提出一种TD盐浴处理工艺方法对农用触土部件进行表面强化处理，能够大幅延长农用触土部件的使用寿命。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种农用触土部件的表面耐磨强化处理方法，该方法可以延长农用触土部件的使用寿命。

其具体技术方案为：

一种农用触土部件的表面耐磨强化处理方法，包括以下步骤：

步骤1、打磨：使用砂轮机以及金相砂纸对农用触土部件的预处理表面进行打磨处理；

步骤2、前处理：将打磨后的农用触土部件依次进行脱脂、除锈和表面活化处理；

步骤3、预热处理：将前处理好的农用触土部件放置于低温加热炉中进行预热处理；

步骤4、盐浴处理：把配制好的浴盐混合均匀，待高温盐浴炉温达到设定温度后放入坩埚中，待浴盐融化均匀并达到预定处理温度后，再将低温加热炉中预热的农用触土部件迅速取出并放入熔融盐浴中按预设的工艺时间进行盐浴处理，在工件表面获得碳化物耐磨覆层；

步骤5、清洗：将盐浴处理后的农用触土部件置于沸水中进行多次煮洗，以清除工件表面粘附的残盐；

步骤6、热处理：对清理完残盐的农用触土部件进行淬火+回火热处理，使金属基体获得与覆层相匹配的强度和硬度。

进一步，所述农用触土部件为农业耕作过程中的钢制触土部件：犁铧、旋耕刀、深松铲、耙片等。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明在农用触土部件表面制备碳化物耐磨覆层，由于这种覆层具有与基体结合好、硬度高、致密光整，与土壤摩擦系数小等优点，能提高农用触土部件表面的耐磨性能，延长农用触土部件的使用寿命，进而降低农业耕作成本。

附图说明

图1是本发明的处理方法工艺流程示意图。

图2是本发明实施例1的工艺流程示意图。

图3是TD盐浴处理后得到的覆层显微形貌图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方案对本发明的技术方案作进一步详细地说明。

如图1所示，一种农用触土部件的表面耐磨强化处理方法，包括以下步骤：

步骤1、打磨：使用砂轮机以及金相砂纸对农用触土部件的预处理表面进行打磨处理；

步骤2、前处理：将打磨后的农用触土部件依次进行脱脂、除锈和表面活化处理；

步骤3、预热处理：将前处理好的农用触土部件放置于低温加热炉中进行预热处理；

步骤4、盐浴处理：把配制好的浴盐混合均匀，待高温盐浴炉温达到设定温度后放入坩埚中，待浴盐融化均匀并达到预定处理温度后，再将低温加热炉中预热的农用触土部件迅速取出并放入熔融盐浴中按预设的工艺时间进行盐浴处理，在工件表面获得碳化物耐磨覆层；

步骤5、清洗：将盐浴处理后的农用触土部件置于沸水中进行多次煮洗，以清除工件表面粘附的残盐；

步骤6、热处理：对清理完残盐的农用触土部件进行热处理：淬火+回火，使金属基体获得与覆层相匹配的强度和硬度。

所述农用触土部件为农业耕作过程中的钢制触土部件：犁铧、旋耕刀、粉碎还田机刀片、锄铲、松土铲、耙片。

实施例1

如图2所示，将65Mn钢制犁铧或深松铲头的工作表面，使用精细砂轮和金相砂纸进行表面打磨，要求：打磨后的工作表面无深划痕或有少许划痕但划痕方向一致。

将打磨后的65Mn钢制犁铧或深松铲头，用20％NaOH溶液在沸水中脱脂，脱脂完成以后用5％的HCl溶液常温下浸泡8min进行除锈清洗，然后清洗；最后再用3％硝酸溶液浸泡8秒进行活化处理。

将前处理后的犁铧或深松铲头放置于低温加热炉中进行500℃保温30min的预热处理。

实验TD盐浴渗钒法配方采用：85％硼砂+5％碳化硼+10％五氧化二钒，先将配置好的浴盐混合均匀，放入部分盐浴启动高温盐浴炉，待盐浴炉内盐浴完全融化后加入剩余浴盐，当坩埚内的温度达到950℃时，从低温加热炉中迅速取出预热的犁铧或深松铲头放入盐浴中，进行保温盐浴处理5h后取出，放置于空气中冷却，保温期间每隔1h对盐浴进行搅拌，使盐浴成分均匀。TD盐浴处理后得到的覆层显微形貌如图3所示。

将冷却后的犁铧或深松铲头置于沸水中进行多次煮洗，以去除犁铧或深松铲头表面粘附的残盐。

对清理完残盐的犁铧或深松铲头进行热处理：首先将犁铧或深松铲头放置于低温加热炉中，在840℃下保温10min后迅速取出并进行油淬；然后将犁铧或深松铲头放置于低温回火炉中，在550℃下保温2h后取出进行空冷。

经过此盐浴处理后，犁铧或深松铲头表面获得厚度约为10μm左右的碳化钒耐磨覆层，硬度约为HV3000左右，覆层组织致密，表面光整，与基体具有良好的结合强度，大大提高了犁铧或深松铲头的耐磨性能，延长了其使用寿命。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。