低碳钢表面渗碳及其耐磨性能研究

邢泽炳，翟鹏飞，张静，张秀全

（山西农业大学 工学院 山西 太谷030801）

土壤耕作部件在工作时与泥土、砂石、树根以及杂草等接触，磨损成为其主要的失效形式。据统计，一般情况下普通犁铧在粘性土壤中作业寿命为20～35hm2，而在沙土中作业寿命仅为3.3～5.5 hm2［1］。磨损以后的耕作部件牵引阻力增大、油耗增加、工作效率降低，作业质量下降，作业成本提高。因此，耕作部件在选材和制造的时候，除了材料具有一定的韧性发生断裂外，更应该通过加工处理提高其耐磨性能。

各种表面技术如堆焊、喷涂、熔敷、化学热处理以及气相沉积等是提高材料表面性能的重要手段，广泛应用于要求耐磨、耐蚀等特殊性能的场合［2～7］。渗碳属于化学热处理，其工艺简单，成本较低，在工业上已经应用于齿轮、轴类零件等要求耐磨的零件中［3］。但对土壤耕作零部件的渗碳处理还未见相关报道。根据耕作部件的工作环境条件以及常用材料［8］，选择20钢材料，对其渗碳处理，并进行了耐磨性能对比试验，探讨此类材料及其渗碳工艺在土壤耕作部件加工中应用的可行性。

1 试验材料及方法

20钢选用热轧退火态棒材，截取并铣成10 mm×10mm×20mm的长方体块体材料，表面经800#砂纸打磨并抛光以后，用汽油清洗表面油污并放入120mm×120mm×200mm的渗碳和渗碳箱中进行处理。渗碳剂采用洛阳龙门渗剂厂生产的GSC型固体渗剂，颗粒直径3mm～5mm。使用时先在渗碳箱底部铺15mm渗碳剂，再放试样。试样间保持20mm的距离，渗碳工艺采用930℃／5h保温后空冷至室温，然后重新加热至790℃保温半小时完成奥氏体化进行水冷淬火，180℃／2h低温回火，每一个阶段均保留一组试样，供组织和性能分析，其工艺路线如图1所示。……