切割刃具作为饲草料收获机械的核心零部件,对饲草料收获机械的可靠性、使用寿命、作业效率等有直接影响,同时,对再生作物来说,茎秆切割后还存在切口自愈和再生的“农机农艺深度融合”的生物学问题。与国外相比,我国在刃具核心材料、制备工艺等方面存在较大技术瓶颈,优质农机刃具大量依赖进口;苜蓿是畜牧业重要的饲喂原料,其切割损伤影响苜蓿收获品质及再生状况,关系到我国饲草料安全和畜牧业高质量发展。因此,研发高品质自磨锐切割刃具（自磨刃）制备新技术及其苜蓿低损伤切割机制,对于提升我国高端农机装备零部件制造水平,促进现代农业快速发展具有现实意义。本文采用稀土催渗碳氮硼共渗工艺,优化了碳氮硼共渗剂组分,制备梯度材料自磨刃割刀,切割磨损过程中硬刃面突出始终保持刃口锋锐性。对梯度材料的显微组织形貌、硬度分布、耐磨性能进行了检测分析;基于ANSYS Workbench 17.0软件对苜蓿的切割过程进行了仿真模拟,研究了割刀扭转角度、苜蓿数量、切割位置等不同切割参数对切割应力的影响规律;通过两种割刀（稀土催渗碳氮硼共渗自磨刃与市售割刀）的田间试验,验证了自磨锐性能及低损伤切割效果。研究内容及结论如下:（1）采用正交试验方法,对稀土催渗碳氮硼共渗工艺进行优化,40Cr钢割刀经共渗处理后（850℃×6 h,空冷）,表面形成厚度50-70μm针指状的高硬度硼化物层,硼化物层内侧为0.9-1.3 mm的碳氮共渗层,渗层硬度值可达600 HV-1800 HV,实现了硬度的梯度分布,稀土催渗碳氮硼共渗割刀的耐磨性能明显优于市售割刀。（2）计算机数值模拟仿真结果表明,以回转式切割器为例,当割刀扭转角度为20°时,切割性能最优;随着切割苜蓿茎秆数量的增加,切割阻力随之增加,切割效果变差;一定条件下,割刀刃口不同位置切割苜蓿茎秆时,切割应力变化较小,但越靠近回转中心的切割位置,苜蓿茎秆Z方向受到的拉拔、撞击作用力越大,对苜蓿的损伤越大,不利于苜蓿的再生。（3）田间试验结果表明,两种割刀（稀土催渗碳氮硼共渗梯度材料自磨刃、市售割刀）相同条件下切割苜蓿茎秆32小时后,自磨刃依然具有锋利的刃口,能保持良好的切割性能,可实现对苜蓿的低损伤切割,切口整齐、平直;而市售割刀刃口磨损严重,其磨损速率是自磨刃的3.5倍,同时刃口曲率半径增大,切割性能下降,苜蓿切口粗糙、茎秆损伤严重,再生周期显著延长。（4）研究了两种割刀相同条件下切割茎秆32小时后苜蓿再生过程中的茎叶比、鲜干比以及株高等指标,结果表明,与市售割刀相比,苜蓿经自磨刃切割后切口自愈及再生过程正常,验证了稀土催渗碳氮硼共渗割刀的自磨锐性能及对苜蓿的低损伤切割效果。