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《农机刀具耐磨性课题研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、等离子熔覆Ni60A+35wc耐磨层在农机刀具上的应用农业机械的工作环境都比较恶劣,许多农机部件在使用过程中均遭受不同程度的磨损侵害。 农机中的犁铧、耙片、锄铲、旋耕机刀片、根茬粉碎还田机刀片等。破茬碎土刀具, 工作时长期与土壤、砂石、秸秆、根茬等直接接触, 因遭受剧烈的冲击和摩擦而造成磨损。据统计大约有 80% 以上农机刀具失效是由磨损造成的。 据报道, 一般小麦根茬粉碎还田机械的单刀作业面积仅为 70hm2 左右, 而玉米根茬粉碎还田机械的单刀作业面积仅为 40hm2 左右。严重磨损的刀具不仅使作业质量变差, 而且使油耗、阻力和功耗显著增高, 从而增加了作业成本 。所以,
2、很有必要对刀具进行强化, 这对延长刀具使用寿命, 减少换刀次数, 提高作业效率具有重要意义。 在众多的金属材料表面改性处理技术中, 熔覆处理技术具有熔覆层厚、熔覆层质量高、熔覆层成分可调等优点, 在很大程度上适合于处理耐磨性要求较高的工作表面。 近年来, 对激光熔覆的研究是金属材料表面改性处理的一个研究热点, 与此同时, 用高频感应、电子束等做热源的熔覆方法也不断出现。 但目前对等离子弧作为热源进行熔覆的研究尚少。等离子弧具有热量集中、能量密度高、灵活性高等优点, 其能流密度虽远不如激光束高,但其热量足以使各类材料熔化,因此利用等离子弧实现熔覆不失为另一种有效的熔覆处理技
3、术。镍基自熔性合金以其优良的耐磨性而在表面强化领域中广泛应用, 是表面技术中最早实现系列和商品化的粉末之一。 对该类材料, 一般选用热喷涂工艺进行耐磨层的制备。但该工艺存在耐磨层厚度小且易产生裂纹和剥落、材料损耗大、成本高等缺点。为此, 本文就等离子弧熔覆Ni60 熔覆层的组织、性能及耐磨性进行了研究, 研究成果可为农机刀具的制造和再制造提供实践参考。一、实验方法：先用稀盐酸去除试样表面的铁锈, 然后用7080℃～的NaOH 碱液煮洗试样 5min 以除去试样表面的油污,最后用蒸馏水冲洗试样并用风机吹干。用水玻璃将合金粉末调成糊状, 采用预置法将调配好的熔覆合金粉均匀地粘涂在经
4、除油除锈的试样表面, 涂层厚度为1mm 左右。 将涂覆后的试样置于烘箱中, 从室温缓慢加热升温至 200℃并保温3h 烘干。在电流90A, 电压18V 的等离子弧热源下进行熔覆, 为保证电弧较稳定、熔化效率高、熔层深而窄、工件收缩应力和应变小, 等离子弧采用直流正接进行搭接烧熔; 为避免因冷却速度过快而造成熔覆层产生裂纹, 熔覆结束后将工件放入保温箱中缓冷至室温。用平面磨床将试样熔覆层磨光至Ra1.6um 。制样后, 用金相显微镜观察熔覆层界面结合状况和显微组织。用HD9245 型硬度计测量熔覆层显微硬度和洛氏硬度。熔覆层磨损试验在MPX2200盘销式磨损试验机进行。为了考察熔
5、覆层相对于目前常用的农机刀具材料65Mn 的耐磨性, 柱销选用 830℃淬火和540℃回火的65Mn 钢。试验时用载荷为50g 的压力将柱销压在试样上, 在1120rmin的转速下进行无润滑干摩擦磨损试验。每隔2h 用TG328A 光电分析天平 ( 精度为 0.1mg) 称重, 称重前先将试样用清水冲洗,再用无水酒精清洗, 最后用乙醚清洗, 并用吹风机吹干。纪录所有试验数据并计算累积磨损量和平均磨损量, 试验共进行 12h。二、试验结果与讨论：熔覆层与基体的结合状态分析熔覆层与基体结合状况的金相图。可以看出基体表面、熔合区、熔覆层三者之间晶界连续, 结合良好。这说明熔覆层与基体
6、的结合为冶金结合。这种冶金结合是由于Ni60A 合金熔点低, 自熔性好, 且等离子弧热源足以将涂层与基体熔化, 从而形成冶金结合的熔覆层。三、熔覆层组织分析 是熔覆层表层、中部和底部 (靠近界面部分) 的金相图。可以看出涂层组织主要由生长方向从熔池底部指向顶部的树枝晶组成,并且从界面到熔覆层的表面依次为: 按一定方向生长的粗大的枝晶、较细小的枝晶和细小的无方向晶粒。熔覆层具有这种组织形态主要是由于熔池中极高的温度梯度和凝固速度形成的。由于温度梯度较大, 表层区及熔合区将首先结晶并向中部扩展,由于表层区及熔合区冷却较快,枝晶生长速度也较快,而中部区的冷却速度较慢, 显微组
7、织由枝晶状逐渐变成了胞状。 粗大的枝晶逆热流方向生长, 而小枝晶无明显的方向性, 长度要比大枝晶要小很多, 这些枝晶主要分布在熔覆层的中部。熔覆层的最外表面是一薄层形状不规则的晶粒,组织比较致密。当等离子预置涂覆层时,涂层吸热熔化并把一部分热量传递到基体, 这部分热量可以把基体加热到一定温度, 却不足以使基体熔化。当弧离开熔池后, 熔池便开始凝固。 由于此时熔池中的液态金属仍处于很高的温度, 基体本身又具有良好的导热性, 这样, 当熔池金属冷凝时, 便有利于在液—固界面处开始生长枝晶, 初生
