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摘要
针对超声滚压（USRP）对材料短裂纹行为影响规律不明的问题，对LZ50钢开展USRP试验，对比分析USRP对材料表面形貌、表层显微组织、表层显微硬度、残余应力分布和疲劳寿命的影响，并在340 MPa应力水平下开展旋转弯曲复型试验，研究USRP对疲劳短裂纹萌生和扩展的影响。结果表明：USRP能使材料表面发生塑性变形，有效改善材料表面状态，降低表面粗糙度；处理后的LZ50钢表层铁素体、珠光体组织显微硬度平均值分别从200HV和240HV提升至304HV和357 HV，表层残余压应力从-103 MPa提升至-720 MPa，且表层显微硬度和残余压应力沿深度方向呈梯度分布，影响层深约为300μm。在340 MPa应力水平下，USRP试样平均疲劳寿命提升385.54%，疲劳短裂纹突破晶界障碍、珠光体带状组织，出现第一、第二次显著降速时的平均寿命分数f分别从0.068和0.469延后至0.172和0.604，短裂纹的萌生和扩展得到明显抑制与延缓。研究结果有助于明确USRP在抑制材料疲劳裂纹萌生与扩展上发挥的积极作用，可为工程材料表面强化工艺的选择提供参考。
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单位牵引动力国家重点实验室; 西南交通大学
