《农机具触土部件表面处理技术研究进展》是由李明曦、李明、黄海波、罗江河、谢晓明、王志文、刘秀波等学者合作完成的一篇综述性论文，发表于《中国表面工程》（China Surface Engineering）期刊，并于2025年1月15日网络首发。该论文系统梳理了农机触土部件表面处理技术的研究现状，重点探讨了堆焊涂覆、热喷涂和表面热处理三大类技术的应用进展、优缺点及未来发展方向。

论文主题与背景

农机触土部件（如犁铧、旋耕刀、深松铲等）是农业机械与土壤直接接触的关键部件，其性能直接影响农机作业效率和寿命。然而，由于土壤环境的复杂性（如磨粒磨损、腐蚀、冲击载荷等），触土部件易发生失效，导致维修成本增加、生产效率下降。因此，通过表面处理技术提升触土部件的硬度、耐磨性和耐腐蚀性，成为农业工程领域的研究热点。

主要观点与论据

1. 触土部件的失效机理

论文指出，触土部件的失效形式主要包括：
- 磨损失效：主要由土壤中的硬质颗粒（如石英、砂石）造成，表现为磨粒磨损、粘附磨损和疲劳磨损。
- 腐蚀失效：土壤中的水分、盐分及酸性/碱性环境会加速金属部件的电化学腐蚀。
- 断裂失效：由于冲击载荷或材料疲劳导致的结构破坏。
支持证据：
- 引用多项研究数据表明，土壤磨粒尺寸、硬度及含水率对磨损率有显著影响（如磨粒因子越大，磨损越严重）。
- 试验显示，在黏土或高湿度土壤中，腐蚀与磨损的协同作用会进一步缩短部件寿命。

2. 表面堆焊涂覆技术的应用

堆焊涂覆通过在基体表面熔覆高硬度材料（如碳化钨、镍基合金），形成冶金结合涂层，显著提升耐磨性。
- 气体保护焊：氩弧焊和氮弧焊可制备高结合强度的涂层，如TiCN涂层使65Mn钢刀具耐磨性提高3倍。
- 等离子堆焊：适用于复杂形状部件，涂层厚度可达2mm，硬度超过1000HV，但存在气孔和裂纹风险。
- 激光堆焊：精度高、热影响区小，但成本较高，适合定制化仿生涂层（如减粘结构）。
支持证据：
- 实验数据表明，Fe基和Ni基堆焊涂层的磨损量比未处理基体降低50%~70%。
- 等离子堆焊的Ti(C,N)-WC涂层在砂性土壤中表现出优异的耐磨性。

3. 热喷涂技术的优势与局限

热喷涂通过高速喷射熔融材料形成涂层，主要工艺包括：
- 超音速火焰喷涂（HVOF）：WC-Co涂层在甘蔗田试验中磨损率仅为未处理刀片的2.3%。
- 爆炸喷涂：WC-Co-Cr涂层的耐磨性比Stellite-21涂层高15倍，但噪音污染严重。
- 电弧喷涂：成本低，适合大面积施工，但结合强度较弱。
支持证据：
- 对比试验显示，HVOF涂层的孔隙率低于0.5%，而氧乙炔喷涂涂层孔隙率达5%~15%。

4. 表面热处理技术的改进

热处理通过改变表层组织提升性能，包括：
- 激光硬化：细化晶粒，使65Mn钢硬度提高1倍。
- 化学热处理：如碳氮共渗使30MnB5犁铧的耐磨性提升40%。
支持证据：
- 渗铬处理的60Si2Mn旋耕刀寿命延长2~3倍，且冲击韧性未显著下降。

5. 技术对比与适用性分析

论文对比了三类技术的优缺点：
- 堆焊涂覆：结合强度高，适合修复已损坏部件，但热应力大。
- 热喷涂：适用材料广，适合批量生产，但机械结合力较弱。
- 热处理：成本低，适合大规模加工，但对基体材料有限制。

研究意义与价值

1. 学术价值：系统总结了触土部件表面处理的强化机理（如细晶强化、冶金结合），为材料科学与农业工程的交叉研究提供理论框架。
   
2. 应用价值：提出根据土壤类型（如砂土、黏土）选择适配工艺的建议，例如砂性土壤优先采用堆焊，高湿环境选用热喷涂耐蚀涂层。
   
3. 行业指导意义：指出国内技术与国际领先水平（如意大利马斯奇奥公司的硼钢处理工艺）的差距，呼吁加强基础研究（如土壤模型数据库建设）和新材料开发。
   

未来研究方向

论文建议：
1. 开发针对不同土壤特性的定制化涂层（如仿生非光滑表面）。
2. 优化低成本工艺（如改进氧乙炔喷涂的粉末利用率）。
3. 建立触土部件设计-材料-工艺的协同数据库，推动标准化生产。

亮点总结

• 全面性：首次整合堆焊、热喷涂和热处理三大技术，对比其适用场景。
  
• 数据支撑：引用20余项实验数据，量化不同工艺的耐磨性提升效果。
  
• 前瞻性：提出“土壤-部件-工艺”匹配理念，为智能农机发展提供新思路。
  

该综述为农机设计、材料加工和表面工程领域的研究者提供了重要参考，尤其对推动我国农机部件耐候性提升具有实践意义。