包磊，周燕飞

(南京航空航天大学 机电学院， 江苏 南京 210016)

0 引言

M42(W2Mo9Cr4VCo8)高速钢是钨钼系高速钢的代表型号，经热处理后硬度可达68～70HRC，其钴含量高，约有8%。钴元素提高了二次硬度和高温硬度，改善了韧性和碳化物的稳定性[1]。M42高速钢的红硬性和耐磨性非常好，有比硬质合金更好的韧性及切削加工性，因此主要用途是制作成各种精密且形状复杂的刀具以及各种冲压模具。目前研究工作主要集中在M42高速钢的制备工艺[2-3]、热处理工艺[4-5]和磨损行为[6-7]等方面。

斯特林制冷机是一种基于逆向斯特林热力循环的低温冷却器，为了满足空间探测的需要和防止工质被润滑油污染，活塞与气缸必须采用干摩擦。由于其密封间隙≤5μm，并且活塞以50Hz工作频率作往复运动，冲击和振动较大，磨损问题比较严重。目前主要采取在活塞表面喷涂涂层以减小磨损，但是涂层喷涂存在结合强度低、线膨胀系数大和喷涂质量不稳定等问题，并且磨屑以粉末形式自行脱落污染工质和阻塞回热通道，影响制冷效率。国外有资料表明，以M42高速钢作为活塞与气缸材料，热处理后硬度为65HRC，珩磨、抛光后表面粗糙度0.2以下，可以减少磨损，提高可靠性[8-9]。

由于受到研究背景与试验条件的限制，以往对M42高速钢在高频往复滑动条件下的摩擦磨损特性鲜有报道。因此本文旨在研究高频往复干滑动条件下M42高速钢的摩擦磨损特性，探讨法向载荷、工作温度、往复频率和表面渗氮处理对M42高速钢摩擦磨损性能的影响，以摩擦系数、磨损量为表征参数，通过观察摩擦表面的微观形貌，进而推断出磨损机制，为金属摩擦副技术在斯特林制冷机的应用提供基础试验研究。……