摘要：采用65Mn弹簧钢作为制作旋耕灭茬刀的金属材料，以正交试验方法设计耐磨性试验方案，研究具有不同热处理方法的试件耐磨性规律，得出了不同的热处理工艺参数对耐磨性的影响规律并获得好的耐磨性的最佳工艺参数。
关键词：金属学与金属工艺;65Mn钢;试验;热处理;磨损
0引言
旋耕灭茬刀是农耕机械中重要的易损件，开发研制适应不同土壤、性能优越、经济性好的的灭茬刀，对于加速农业现代化有着积极的意义[1，2]。结合目前生产的实际情况，要得到比较理想的刀片材料，应采用合理的热处理工艺获得理想的金相组织与性能，如细化晶粒、合理地淬火和充分回火，降低内应力，以获得耐磨性高的金相组织等[3]。试验选用65Mn钢制作旋耕灭茬刀的金属材料，采用不同的热处理工艺研究对耐磨性的影响，为灭茬刀的生产提供参考依据。
165Mn金属材料显微组织
试验所用材料的原始组织在500倍光学显微镜下进行观察，如图1所示。其主要由铁素体(白色)和较细的珠光体(黑色)组成。
2试验方法
2.1确定试验因素
影响65Mn金属材料耐磨性的热处理参数很多，如淬火加热温度、淬火加热时间、冷却速度、回火温度，回火保温时间等。试验中将淬火加热温度X1、保温时间X2、回火温度X3作为主要试验因素，淬火加热温度范围810°～890℃，淬火加热时间范围为5～25min，回火温度范围为100°～260℃，回火保温时间为120min。
2.2试验计划
试验采用三因子二次回归正交旋转组合设计方法[7]。三因子二次回归正交旋转组合设计试验的试验因素水平编码如表1所示。
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3二次回归正交旋转组合试验结果分析
根据三元二次回归正交旋转设计安排试验，共进行23次试验[6,7]。
3.1回归方程的建立
根据23次试验所得试件磨损量(mg)的测量结果，通过对编码空间回归方程的回归系数的检验，剔除不显著的回归系数项，得到编码空间内的回归方程为
3.2回归方程检验
对回归方程进行方差分析和显著性检验，分析结果如表2所示。检验结果表明，由回归正交旋转设计所获得的回归方程拟合显著，即与实际情况拟合得很好。
4影响耐磨损性能热处理参数的分析
4.1加热温度和加热时间对耐磨性的影响
利用Matlab应用软件[10]中的图示方法对选择的试验因素与材料磨损量的关系及影响规律进行双因素分析。在分析过程中取一个因素的中心试验水平(即编码水平为jx=0)，得到另外两个因素与对材料耐磨性影响的关系。
从图2中可以看出，65Mn材料的磨损量在一定范围内随淬火加热温度和增加淬火加热时间的增加而减少。但当淬火加热温度增加到852℃时，淬火加热时间达到18min时，如果继续提高加热温度和加热时间，材料的磨损量便开始增加。这是因为奥氏体刚形成时，晶粒细小，但随着温度升高晶粒将逐渐长大[3]。温度越高，晶粒长大越明显，在一定温度下保温时间越长，奥氏体晶粒也越粗大。晶粒粗大使得材料的机械性能下降，故耐磨性减弱[4]。
从图3中可见，65Mn材料的磨损量在一定范围内随淬火加热温度的增加而减少，随回火温度的增加而增加。但当淬火加热温度增加到851℃时，如果再继续提高加热温度，材料的磨损量便开始增加。4.3加热时间和回火温度对材料耐磨性的影响
由图4可知，65Mn材料的磨损量在一定范围内随淬火加热时间的增加而下降，随回火温度的增加而增加。但当淬火加热时间增加到18min时，如果再延长加热时间，材料的磨损量在一段时间内保持不变，随后便开始增加。
5结论
(1)旋耕灭茬刀材料65Mn淬火加热温度过高或过低都会影响其耐磨性;
(2)采用MM-200磨损试验机对旋耕灭茬刀所用材料进行不同热处理工艺后，再进行摩擦磨损试验，建立了不同热处理工艺条件下的磨损量曲线;
(3)得出所用材料最耐磨条件下的最佳热处理工艺参数：加热温度852.64℃、保温时间18.36min，用机油淬火后在145.44℃下回火120min，才能达到最耐磨，其磨损量仅为10mg。——论文作者：杜永英1，李成华2，马业鹏3，吕春梅4
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