世界能源約有一半以上是以不同形式消耗在克服機(jī)械零件對偶表面相互作用的摩擦、磨損上面。隨著人們對摩擦磨損重要性認(rèn)識的加深，廣大科研工作者開始對不同材料的摩擦磨損特性進(jìn)行研究，以期對各種具體的工作進(jìn)行指導(dǎo)。而隨著摩擦副使用速度的快速增長，由高速引發(fā)的接觸表面溫度大幅度升高、接觸表層摩擦磨損性能降低，材料發(fā)生熱疲勞、熱裂、熱氧化和熱粘著等一系列惡化現(xiàn)象，這種惡化的程度及臨界條件與摩擦副服役條件、材料組織構(gòu)成、材料熱性能等諸多因素有關(guān)。為了解決高速條件下摩擦副材料性能衰減問題，國內(nèi)外廣泛開展了高速摩擦學(xué)性能的研究。

由于鑄鐵屬于常用材料，具有來源廣、成本低和生產(chǎn)工藝簡單的優(yōu)點，同時石墨形態(tài)對鑄鐵材料的力學(xué)性能和摩擦磨損性能有顯著影響，以鑄鐵/GCr15摩擦副為研究對象，采用高速摩擦磨損試驗機(jī)對不同石墨形態(tài)的鑄鐵的摩擦磨損特性進(jìn)行了實驗研究與分析。

鑄鐵設(shè)計為相同的成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)即：3.6C，2.5Si，0.6Mn，<0.07P，<0.03S。采用濕砂型鑄造，澆注成不同石墨形態(tài)的試樣毛坯。試樣經(jīng)920℃正火和550℃高溫回火處理，得到珠光體組織，保溫時間為(2.4min/mm)×52.5mm。最后通過線切割得到Φ14mm×40mm的銷試樣。配副材料選用GCr15鋼；經(jīng)淬火和低溫回火后，硬度為57～60HRC，配副盤試樣直徑為160mm。摩擦磨損試驗在MMS-1G高速試驗機(jī)上進(jìn)行，最大滑動速度為100m/s，最大載荷為3MPa。實驗所選取的速度為10～90m/s，載荷為0.33～1.67MPa。每次實驗前先對銷試樣進(jìn)行預(yù)摩，時間以銷盤試樣接觸良好為準(zhǔn)。材料硬度在HB-3000B型布氏硬度計上測定，選用鋼球壓頭的直徑為10mm，載荷為16.9kN。用XRD方法分析鑄鐵磨損表面的合金相組成。鑄鐵銷試樣的磨損表面形貌采用JSM-5610LV型掃描電子顯微鏡(SEM)進(jìn)行觀察。

結(jié)果顯示，石墨形態(tài)對鑄鐵的摩擦磨損性能有顯著的影響。蠕墨鑄鐵因具有良好的導(dǎo)熱性與強(qiáng)度，在滑動干摩擦過程中，抵抗塑性變形的能力比灰鑄鐵強(qiáng)，而摩擦系數(shù)高于球墨鑄鐵，所以具有良好的綜合摩擦磨損性能，是制動材料的合適選材。在相同速度和載荷下，不同石墨形態(tài)的鑄鐵，其磨損機(jī)制不同。蠕墨鑄鐵磨損表面比較光滑，主要是粘著磨損；灰鑄鐵磨損表面很粗糙，有裂紋和深犁溝狀擦傷，為磨粒磨損和粘著磨損共同作用；球鐵表面有石墨球脫落留下的空洞，表面較灰鐵光滑，性能介于以上兩種鑄鐵之間。（榕霖）