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采用纳米力学测试系统以及内耗等测试方法，研究了不同深冷处理时间对M2高速钢微观组织结构的影响。结果显示，深冷处理1h后M2钢具有最优的耐磨性能，深冷处理后的耐磨性能均优于常规热处理。结合内耗结果发现深冷1h后SKK峰最高；深冷时间延长，SKK峰逐渐降低。研究结果表明，深冷处理前期M2钢中的残余奥氏体转变为马氏体，增加了基体的硬度；而随着深冷时间增加，在等温过程中形成等温马氏体，等温时效作用下铜中可动位错数量减少导致M2钢耐磨性能降低。