摘要
磨损是导致农业机械触土部件失效的主要因素之一。旋耕刀在工作时受到土壤、沙石和杂草的磨损冲击，导致刀体容易因为磨损而失效，不仅降低了耕作的效率，而且还增加耕作时的成本。随着农业机械化的推进，国内外对农机触土部件的表面耐磨处理研究越来越重视，所以提高旋耕刀表面的耐磨性对提高农业机械化生产效率具有重要意义。 本研究选用国内旋耕刀常用65Mn钢作为基体材料，采用激光熔覆的方法在其表面制备了Fe60/WC复合熔覆层。研究了激光熔覆技术中的三种主要工艺参数：激光功率、扫描速度和搭接率对熔覆层的组织和性能的影响，确定了最优的工艺参数。在最优的工艺参数下，以WC陶瓷颗粒为增强相，在65Mn钢表面制备了Fe60/WC复合熔覆层，借助金相显微镜、激光共聚焦显微镜、维氏显微硬度计、扫描电镜、X射线衍射仪和摩擦磨损试验仪，讨论了熔覆层的显微组织、显微硬度、耐磨性能、WC颗粒的强化机制以及涂层的磨损机制。主要研究内容及结论如下： （1）为了探究工艺参数对熔覆层的影响，设计了9组不同激光功率和扫描速度搭配的实验方案。实验结果表明：激光功率和扫描速度对熔覆层的稀释率和显微组织有明显影响，并且激光功率的作用效果更加显著。稀释率和晶粒尺寸随着激光功率的增加而增大，随扫描速度的增加而减小。通过表面成型质量、弹性模量和表面显微硬度等实验结果，最终确定最佳的工艺参数：激光功率为1200W，扫描速度为7mm/s。 （2）在上述工艺参数下选用不同的搭接率对65Mn钢进行多道激光熔覆。实验结果表明：随着搭接率的增加，熔覆层的晶粒尺寸逐渐增加，表面硬度逐渐降低，粉末利用率增加。通过综合评价，搭接率选用50%时最适宜，其表面成型质量最好，没有明显的堆积和明显的沟壑存在，显微硬度为1118.71HV。 （3）通过对WC颗粒的分布及其溶解情况进行表征，并对熔覆层内的显微组织及WC周围元素分布进行分析，研究发现，WC含量过多时会在熔覆层内发生沉聚现象，主要沉聚在熔覆层的中下部。WC颗粒会在熔池内发生溶解，溶解的WC会作为形核的基底促进晶粒的细化，并且分解出的W和C元素会和熔池内其他元素重新反应形成新的硬质相（WC、W2C和Fe3W3C），对熔覆层起到强化的作用，amp;nbsp;并且复合熔覆层的硬度随WC含量增加而增加。 （4）采用往复摩擦磨损的实验方法，对Fe60-WC复合熔覆层的耐磨性进行研究。结果表明，在相同磨损条件下，复合熔覆层的摩擦系数和磨损体积随着WC含量先减小后增大，在WC含量为30%时最小，摩擦系数为0.563，磨损体积为0.0109mm3，为基体磨损量的14%。 （5）针对磨痕的形貌和元素进行分析，探究了复合熔覆层的磨损机制。Fe60熔覆层的磨损机制为氧化磨损及黏着磨损，伴有少量疲劳磨损。与Fe60熔覆层相比，20wt.%WC熔覆层磨损行为主要为氧化磨损和少量的黏着磨损。30和40wt.%WC熔覆层磨损行为是氧化磨损、黏着磨损和少量磨粒磨损。
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