当今社会畜牧业随着经济的飞速发展迅速崛起,这同时宣告对生产饲料的机器有大量需求。目前,饲料机器中核心零部件之一的饲料模具在使用过程中常因为不耐磨而早期失效。维修更换饲料模具会浪费大量的人力财力,而且因维修而停产带来的间接损失也十分可观。因此,开发一种提高饲料模具使用寿命的工艺具有重要的工程应用意义。化学热处理工艺是一种古老而又成熟的表面改性手段,化学热处理后不仅可以有效改变材料表面的力学性能,而且又可以保持材料芯部优异的力学性能。本文针对饲料模具使用寿命短的问题,采用固体硼碳共渗和硼碳复合渗两种复合化学热处理方法对12Cr13钢进行表面改性处理。通过正交试验优化了硼碳共渗的工艺参数,采用单因素法优化了硼碳复合渗的工艺参数。借助金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射分析仪、能谱仪、激光共聚焦显微镜、显微维氏硬度计、电化学工作站、摩擦磨损试验机等仪器对复合化学热处理后渗层厚度、渗层组织、渗层元素分布、耐蚀性、耐磨性等进行了系统研究。结果表明:硼碳共渗最佳工艺参数为共渗温度950℃、共渗时间6 h、渗剂比例C:B=4:6;硼碳复合渗最优工艺参数为渗碳温度950℃、渗碳时间6 h,渗硼温度950℃、渗硼时间6 h;硼碳共渗及复合渗渗层厚度分别为962μm和1055μm;硼碳共渗和硼碳复合渗试样经过淬火+低温回火最终热处理后,表层硬度可达1507.3 HV_0.1,心部硬度为420.6 HV_0.1。表层的高硬度主要是由于Fe₂B、FeB和CrB化合物的形成。电化学测试表明通过硼碳共渗和硼碳复合渗处理后材料的耐蚀性有所提高。不同表面状态的磨损试验显示,化学热处理可以显著提高12Cr13钢的耐磨性能,其中硼碳共渗和硼碳复合渗尤其明显。与未经过化学热处理的试样相比,硼碳共渗和硼碳复合渗的耐磨性提高了3倍以上,其主要原因就是表层的高硬度、较低的摩擦系数以及合理分布的渗层深度。