农机具零件失效形式及性能要求

农机具零件的工作环境恶劣，经常在潮湿或带腐蚀的环境下工作，并受到土壤砂石和农作物的磨损、摩擦和冲击，因而农具零件除需要足够的强度、刚度和韧性外，还应具有很高的耐磨性和较好的耐蚀性。

1.农机零件的磨损失效

磨损是农机零件的主要失效形式，其中磨料磨损占第一位，其次是粘着磨损。造成农机具零件磨损的主要磨料有土壤中的砂石和植物中的硅酸体。各种农机具零件的失效分析见表18-313。

表18-313 各种农机零件的失效分析

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2.农机耐磨零件的力学性能要求

（1）硬度

1）材料硬度与磨粒硬度之比对磨料磨损性能的影响。研究表明，当磨粒硬度H_a显著高于被磨材料硬度H_m时，磨损最剧烈，为硬磨料磨损；相反，属软磨料磨损，磨损极轻微以至消失，如图18-101所示。各种牌号的钢都在550～600HV时磨损明显减轻，而石英硬度为1000～1100HV。即在非固定磨料磨损情况下，当H_m/H_a≥0.5～0.6时，钢的耐磨性有较大提高。

2）农机耐磨料磨损件的硬度设计。砂粒的平均硬度H_a≈970HV。H_m/H_a≥0.5～0.6时，材料耐磨性有较大提高，相应的材料硬度则为485～582HV（48.5～54HRC）；当H_m/H_a≥0.8～0.85时，材料耐磨性更高，相应的硬度则为776～825HV（62.5～64HRC），因此，许多耕作机具零件的最低硬度应为48HRC，而且硬度越高，耐磨性越好，但一旦硬度超过极限值65.5HRC，耐磨性降低。而对希望产生自磨锐效果的零件，硬度应低于46HRC或更低。

3）硬度对粘着磨损性能的影响。粘着磨损常发生在润滑不变的摩擦副，如轴颈与轴套、动刀片与定刀片。粘着磨损时，硬度越高，耐磨性越好。

图18-101 材料硬度和磨粒硬度之比与耐磨性的关系示意图

实线根据ХРУЩОВ实验虚线根据Richardson实验

4）硬度对冲击磨损和疲劳磨损抗力的影响。表18-314给出了几种受冲击和疲劳磨损零件的最佳硬度值。

（2）其他力学性能对耐磨磨损性的影响 除了硬度，材料的强度、塑韧性和冷脆性对农机具的耐磨性能也有影响。

3.农机具耐磨件的组织要求

（1）显微组织对耐磨料磨损性能的影响 显微组织对农机具的耐磨料磨损有影响，不同类型的组织，其耐磨性不同，而且多组元复合组织比单一组元和单相组织耐磨。图18-102给出了钢中不同类型组织在不同硬度水平时的相对耐磨性。表18-315给出了经不同热处理后钢的松散磨料磨损相对耐磨性ε（以经水韧淬火的Mn13钢为1）。(www.xing528.com)

表18-314 几种受冲击和疲劳磨损零件的最佳硬度值

表18-315 不同热处理钢的松散磨料磨损相对耐磨性ε

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*为前苏联工具钢，类似我国轴承钢GCr15SiMn，因耐磨性优异，摘录于此。

表中各热处理方案：

一、为常规退火，加热至Ac₃或Ac₁以上50℃，保温30min，炉冷。

二～五为淬回火，加热至Ac₃或Ac₁以上50℃淬火，分别于170℃、300℃、400℃和500℃回火。

六～九为等温淬火，加热至Ac₃或Ac₁以上70℃分别淬入230～240℃、270～280℃、310～320℃、380～400℃盐浴中。

图18-102 钢中不同类型组织在不同硬度水平时的相对耐磨性

P—珠光体 A—奥氏体 B—贝氏体（等温淬火） M—马氏体

（2）冶金因素对抗粘着磨损性能的影响 一般来说，摩擦副配对材料互溶性大，粘着倾向大。另外，钢的不同组织对粘着磨损性能的影响不同。

4.农机具零件的特殊性能要求

除以上要求外，农机具零件还应考虑如下特殊要求。

1）自磨锐性能。

2）刀片的锋利性与利磨性。

3）耕整机机件的脱土性。

4）环境保护与安全问题。

5）耐腐蚀磨损问题。