M50钢作为高温高速轴承钢,其主要应用于航空发动机领域。其耐热温度达315℃,是第二代轴承钢。在高速接触金属摩擦副中,在高速重载条件下,表面胶合失效是M50轴承钢重要的损伤形式。虽然国外学者提出了一些胶合失效的判断准则,但其并没有完全反应出胶合失效的实质。本课题通过高速滑滚实验,模拟轴承在高速、重载、高温的服役状态,建立M50摩擦副胶合失效的临界基准。研究材料表面的微变形行为,获得表面缺陷的形成与移动过程,以及微观缺陷与晶界、第二相质点之间的交互作用规律解释损伤机理。用以指导M50轴承钢工程应用,防止过载引起的胶合失效。当转速较低时,即使在重载条件下也难以发生胶合;滑滚比增加,表面相对滑动速度增加,表面发热量增大,更容易产生胶合。润滑油主要起到隔离表面和散热的作用,当供油不充分或油温较高时,表面升温加快,重载时容易产生胶合;在高温润滑下,接触区不能尽快冷却,M50的胶合极限载荷低于室温润滑。胶合发生时,同时存在高塑性应变、剪切不稳定性、相变、转移、化学反应、机械混合等多种失效形式。快速表面存在严重的块状和条状的撕脱和裂纹,慢速表面主要为严重的粘着和塑性变形痕迹在机械和热效应同时作用的动态和复杂接触情况下,胶合损伤的M50表层组织结构有明显的变化。对磨过程中产生的高温引发M50轴承表层发生各种相变,如奥氏体化、回火作用。接触区极高的主应力和剪切应力使M50表层发生塑性变形和晶粒细化。在应力和热效应共同作用下,表面形成极脆的硬化层。经氮离子注入工艺表面改性后,M50钢表面硬度值明显提升,表层引入一定的压应力,提升了M50轴承钢的抗胶合能力。氮离子注入后,胶合损伤区没塑性流变层变,表层也不易发生回火软化。