深松铲尖表面等离子弧堆焊试验研究

深松铲尖在犁底层深松作业时，受到该土层强烈的磨粒磨损，影响了农业生产效率，造成了不必要的材料损耗和能源浪费。目前国内外对农机部件通过表面处理来提高耐磨性的研究较少，因此从耐磨材料和冶金强化手段来研究其耐磨性有很大的研究空间。 本文以等离子弧的性质为理论基础，以堆焊为强化手段，利用等离子弧对蠕墨铸铁材质的国产深松铲尖进行Fe90铁基自熔性合金粉末堆焊处理。研究了等离子弧堆焊工艺中4种主要因素：堆焊电流、堆焊速度、离子气流量和送粉速率对堆焊层组织和性能的影响，采用4因数3水平正交试验设计方法，以堆焊层表面洛氏硬度为评价指标对以上4种参数进行优化，得到高铬铸态的碳化铬－碳铬铁耐磨层，分别对母材和堆焊层进行XRD、硬度测试、金相显微、耐磨性和SEM分析，最后对等离子堆焊进行综合效益评价。得出如下结论： （1）最佳工艺参数方案为：堆焊电流90A、堆焊速度16cm·min-1、离子气流量0.6L·min-1和送粉速率40g·min-1。对正交试验结果进行极差分析与方差分析得出各参数的影响大小顺序：堆焊速度>送粉速率>堆焊电流>等离子气流量。 （2）计算出堆焊层的稀释率与熔敷率分别为11.5%和89.1%，均在较理想的范围内。 （3）堆焊层多相合金材料的平均硬度比母材硬度提高约5倍；堆焊层主要相成分为碳铬铁(CrFe7C0.45)、碳化铬（Cr3C2）和硅三铁（Fe3Si）；焊层显微组织为二次碳化物+低碳马氏体+共晶铸态组织。堆焊试块的相对耐磨性为2.6，耐磨性有很大改善。焊层基体中的硬质相能有效地延缓砂粒的显微切削，抗磨粒作用效果明显。田间试验表明，经过最佳工艺处理后的深松铲尖的耐磨性是处理前的2.67倍，耐磨粒磨损性能显著提高。 （4）综合效益评价得出堆焊铲尖在提高耐磨性的同时降低了深松作业成本，综合经济效益明显。