【摘 要】
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磨损是生活中最常见的材料失效形式,随着现代农业的高速发展,农业机械化已普及全国。犁铧是松土机的主要磨损件,由于国内耕地面积较大,因犁铧磨损而造成的经济损失是巨大的。犁铧的作业对象是砂土、壤土和底部的岩石,其工况环境较为恶劣严峻。目前,我国犁铧仍依靠大量进口,因此,开发一种新型易控、廉价的耐磨材质,提高犁铧的服役寿命,实现耐磨犁铧的国产化,具有相当重要的社会意义和经济价值。针对犁铧的工况条件和性能要
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磨损是生活中最常见的材料失效形式,随着现代农业的高速发展,农业机械化已普及全国。犁铧是松土机的主要磨损件,由于国内耕地面积较大,因犁铧磨损而造成的经济损失是巨大的。犁铧的作业对象是砂土、壤土和底部的岩石,其工况环境较为恶劣严峻。目前,我国犁铧仍依靠大量进口,因此,开发一种新型易控、廉价的耐磨材质,提高犁铧的服役寿命,实现耐磨犁铧的国产化,具有相当重要的社会意义和经济价值。针对犁铧的工况条件和性能要求,本课题采用多元素中碳低合金钢作为基础材质,设计了4组化学成分以及16组等温淬火的热处理工艺方案,通过对不同成分和工艺获得的试样进行组织分析和性能测试,确定了一组最佳的成分配比和一组最合适的热处理工艺;根据对犁铧的流体温度场、凝固温度场、孔隙率等分析,确定了最佳的犁铧铸造工艺方案,并进行了中试生产。研究结果表明:随着含碳量升高,实验钢的硬度逐渐增加,而冲击韧性随之下降,当含碳量为0.480%时综合力学性能最优;随着等温淬火温度和等温淬火时间的增加,实验钢的下贝氏体数量上升,下贝氏体组织随之变粗,硬度下降,而冲击韧性上升,耐磨性下降。对含碳量为0.480%的实验钢使用920℃×1.5h+290℃×3h的热处理工艺处理后,实验钢洛氏硬度可达到49.2HRC,冲击韧性可达167J/cm2,在载荷为1kg下,磨损时间2h后实验钢损失重量为0.32037g,可以满足犁铧在砂质土壤的工况条件要求。在15mm厚的激冷材料预热温度为200℃的条件下,通过激冷制备出的中碳贝氏体钢犁铧在佳木斯江北农场进行装机试验,效果显著。耕作100亩后犁尖磨损损耗1mm左右,其使用寿命比普通高锰钢材质犁铧提高2～3倍,且成本低廉,工艺简单,适合大批量生产,能够较好的取代65Mn钢材质的犁铧。
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