螺杆作为塑料回收造粒机的关键零部件,其表面处理工艺具有极高的应用价值和巨大的商业潜能,在国内外受到越来越多的关注和研究。常用的表面处理手段有渗氮、电镀、热喷涂、激光熔覆、堆焊、表面淬火等。通过对螺杆进行表面处理,其寿命可以得到成倍的提高。本文采用气体渗氮、HVAF系统喷涂WC-10Co-4Cr涂层、激光熔覆Fe基合金涂层三种工艺手段对螺杆表面进行处理。采用XRD分析了基体及三种合金硬化层的物相组成;运用金相显微镜和SEM对三种硬化层的组织结构进行观察和测量;使用维氏硬度计对硬化层的表面和截面的显微硬度进行检测;并对三种硬化层按照相应的最佳工艺参数进行处理后装机试验,分析试验后的失效机理,得出了如下相关结论:渗氮层的组织结构和基体最为相似,主要由回火索氏体和残余奥氏体以及分布其上的硬质颗粒组成,物相主要为γ′相和ζ相;激光熔覆层和基体的物相最为接近,主要是Fe的固溶体和合金碳化物构成;热喷涂涂层和基体物相差异性最大,呈机械结合方式,结合力最低。三种硬化层中,渗氮层由于深度方向氮含量的不同,硬度呈缓慢下降趋势;热喷涂涂层硬度最高,但是和基体存在硬度突变;激光熔覆涂层由于稀释区的存在,有两个硬度转折点,一个对应稀释区的起点,一个对应稀释区的终点。三种硬化层中,HVAF喷涂WC涂层的摩擦系数和磨损量最低,耐磨性最好。渗氮层的耐磨性其次,激光熔覆Fe基涂层的耐磨性最差,但依然比基体的磨损率低两个数量级。三种硬化层对基体都起到一定的强化作用,但由于本身的特点,其失效方式迥异,渗氮层的主要失效方式是刮伤与磨粒磨损;热喷涂涂层的主要失效方式是剥落和基体变形;激光熔覆涂层的失效方式主要以塑性变形和局部剥落为主。