缸套与活塞环是内燃机中重要的一对摩擦副,其磨损性能将直接影响内燃机的可靠性及使用寿命,因而改善缸套与活塞环的耐磨性对于提高内燃机的使用性能具有重要意义。而目前内燃机缸套材料主要以铸铁材料为主,因而本文从材料学的角度出发,针对缸套铸铁材料在实际服役过程中出现的磨损问题提出改善缸套材料耐磨性能的方法。通过对具有不同组织组成的缸套铸铁材料耐磨性能进行研究,分析了缸套铸铁材料在摩擦磨损过程中组织及形貌的变化过程以及不同组织组成对缸套铸铁材料耐磨性能的影响,从而为缸套铸铁材料的组织优化及设计提供数据支撑。本文首先对五种缸套铸铁材料的组织组成分别进行了分析,并通过插值的方法将铸铁材料的组织分布采用显微硬度值分布来进行表征,同时从不同的尺度因素出发建立起了具有一定加工及组织特征的表面粗糙形貌。采用有限元软件对铸铁材料的摩擦过程进行了模拟分析,结果表明铸铁材料磨损过程中的裂纹主要产生于石墨组织附近,且裂纹的扩展受石墨形态的影响。对于磨损过程中形貌的变化主要受基体组织的影响,通常珠光体组织处于粗糙峰的位置,而石墨及铁素体形成凹陷。通过对几种铸铁材料磨损后的磨痕及磨屑形貌进行分析表明磨损过程中石墨最先发生脱落,其次是石墨周围的基体组织,而珠光体比铁素体更难发生磨损。同时也验证了模拟计算结果的正确性。对五种铸铁材料在不同温度及转速下进行摩擦磨损实验,通过对不同条件下五种材料的耐磨性能、组织及形貌的演变过程进行分析表明,珠光体基铸铁在常温下具有较好的耐磨性能,随温度的升高,耐磨性能及表面形貌主要受石墨形态及珠光体层片间距的影响,球状石墨耐磨性能较灰铸铁及蠕墨铸铁差,珠光体层片间距越大,耐磨性能越差,表面形貌越粗糙。转速对于对缸套铸铁材料耐磨性能的影响主要取决于石墨形态、基体组织及珠光体的层片间距,随转速的增加灰铸铁的耐磨性下降,铁素体基铸铁的耐磨性能在低转速下优于珠光体基铸铁,且表面形貌较均匀,珠光体层片间距越大,在较高转速下越容易出现疲劳磨损,磨痕形貌较粗糙。