长期以来,低速船用柴油机缸套材料摩擦学问题的研究主要集中于数值计算来判断缸套的磨损情况,但摩擦学仿真和流体计算均存在一定的条件,并不能完全指导缸套的设计生产,这也是制约国内低速机发展的主要原因。从材料学的角度出发,对缸套材料摩擦磨损性能进行研究不仅可以弥补数学计算上的不足,还可以解决摩擦学上的问题,辅助完成低速机缸套设计,对工程应用具有重要的意义。本文基于低速机缸套真实工况对比了国外船用柴油机缸套与国产缸套耐磨性的差异,对缸套摩擦磨损性能与材料组织改变进行了相关的研究,解决了什么样的组织形貌与分布具备更好的耐磨性以及摩擦磨损过程中组织与磨损机制的变化的问题。本文先对国产缸套与Tarkall-C缸套材料的组织进行了表征,并通过Hardness mapping技术对硬度的宏观分布进行了计算。在干摩擦磨损过程中显示蠕墨铸铁TarkallC相较另外两种灰铸铁缸套耐磨性能最优:摩擦系数极低、磨损质量、磨损体积较小,室温条件下几乎处于“润滑”状态。表明组织中具有最少石墨含量、较大的珠光体团、珠光体层片间距居中且一致性较好的铸铁在干摩擦磨损过程中具有较好的耐磨性。在缸套与活塞环润滑条件下的摩擦磨损实验中三种缸套均未发生较大的磨损情况,由于TarkallC表面粗糙度大于灰铸铁缸套,故摩擦系数会略高于灰铸铁。对缸套与对磨副整体进行研究,结果表明:温度对耐磨性能的影响主要温度升高由磨损情况较小的磨粒磨损转变为磨损情况较大的黏着磨损,随着温度继续升高又主要以磨粒磨损为主;缸套的磨损情况随着转速增加呈现增加的趋势,磨损机制由低转速下的黏着磨损转变为高转速下的磨粒磨损与疲劳剥落。温度、转速的提高均会导致腐蚀磨损的加剧。润滑状态下由于活塞环表面微凸体起伏较大,整体处于边界润滑状态,磨损机制主要是磨粒磨损。摩擦磨损过程中,灰铸铁中石墨由于基体的塑性变形会发生“闭合”,层片间距较大珠光体会优先形成流变层结构,随着温度、转速的增加“闭合”的石墨会重新“分割”流变层;层片间距较小的珠光体由于铸铁中石墨含量较高随着温度、转速增加也会形成流变层。Tarkall-C由于石墨含量较少,珠光体层片间距居中,磨损表面主要是珠光体的层片结构,因此具有较好的耐磨性。