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磨损普遍存在于工业生产中,每年因为磨损造成了巨大的经济、能源损失,国内外大量机械和材料领域的学者进行了金属材料耐磨处理方面的相关研究。在农业机械领域,农机触土部件磨损严重,给农业机械化生产带来了较大的损失。本研究将表面自纳米化技术应用于农机触土部件——旋耕刀上,以期提高其刀片耐磨性,并探究相应的性能变化机理,获得摩擦磨损机制。本文以旋耕刀为研究对象,采用表面自纳米化工艺,以超声冲击技术作为技术手段,通过摩擦磨损试验、硬度检测与微观结构检测三个方面进行分析,利用立式万能磨损试验台、土壤磨损试验台、显微硬度计、金相显微镜、X射线衍射仪等设备,探究了不同的超声冲击时间及不同的退火温度对基材性能的影响机制,获得相应的摩擦磨损机理。通过研究,本文得出的结果如下:1)超声冲击时间不超过5min时,随着超声冲击时间的延长,磨损失重与摩擦系数均呈下降趋势;随着冲击时间的进一步延长,磨损失重及摩擦系数均呈上升趋势。但在土壤磨损环境中,材料的磨损失重随冲击时间的延长而增强。2)超声冲击处理后,材料表面的硬度有了明显提升。冲击时间越长,表面硬度提高幅度越大,最高值为301.02 HV0.1,相当于基材的1.79倍。表层到心部区域的硬度值逐渐变小,距表层约150μm时,与基材硬度趋于一致。3)超声冲击处理后,材料表面的纳米级晶粒呈现由小到大的梯度变化。超声冲击时间为5min时,剧烈变形层与过渡层的厚度达到极值,随着冲击时间的继续延长,剧烈变形层与过渡层的厚度没有继续增加,但表层的晶粒细化现象更加明显。4)经过200℃与300℃退火处理的试件比未进行退火处理的试件的耐磨性有提高,但400℃退火处理后耐磨性下降。5)退火处理后,由超声冲击产生的纳米晶出现了生长,试样表面的显微硬度值随温度的升高而减小,晶粒尺寸随退火温度的升高而增大。研究发现,超声冲击技术可以提高旋耕刀表面的耐磨性及硬度。冲击时间越长,表面晶粒尺寸越小,硬度及耐磨性能提高幅度越大。但冲击时间过长,会导致韧性不足,在干摩擦的试验环境下,耐磨性能降低。退火处理可以释放超声冲击产生的残余应力,但退火温度过高,晶粒尺寸的生长,削弱了超声冲击造成的晶粒细化效果,导致性能降低。通过试验探究可以得出:最佳处理参数为冲击5min,进行300℃、保温30min的退火处理,万能磨损试验机磨损环境下,耐磨性提高3倍,摩擦系数降低至2.29倍,表面硬度提高1.68倍,表面晶粒尺寸细化至32.53nm。