表面超声滚压处理对高速列车车轴钢疲劳性能的影响.pdf

第４３卷第１２期—２０１５年１２月第１５页材料工Ｊｏｕｒｎａ１ｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓ程ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶｏ１．４３Ｎｏ．１２—Ｄｅｃ．２Ｏ１５ＰＰ．１５表面超声滚压处理对高速列车车轴钢疲劳性能的影响ＥｆｆｅｃｔｓｏｆＳｕｒｆａｃｅＵｌｔｒａｓｏｎｉｃＲｏｌｌｉｎｇＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇｏｎＦａｔｉｇｕｅＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＡｘｌｅＳｔｅｅｌＵｓｅｄｏｎＨｉｇｈＳｐｅｅｄＴｒａｉｎ任学冲，陈利钦，刘鑫贵。，项彬。，林国标。（１北京科技大学国家材料服役安全科学中心，北京１０００８３；２北京科技大学材料科学与工程学院，北京１０００８３；３中国铁道科学研究院金属与化学研究所，北京１０００８１）————ＲＥＮＸｕｅｃｈｏｎｇ，ＣＨＥＮＬｉｑｉｎ。，ＬＩＵＸｉｎｇｕｉ。，ＸＩＡＮＧＢｉｎ。，ＬＩＮＧＵＯｂｉａｏ（１ＮａｔｉｏｎａｌＣｅｎｔｅｒｆｏｒＭａｔｅｒｉａｌｓＳｅｒｖｉｃｅＳａｆｅｔｙ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ；２ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ；３Ｍｅｔａｌｓ＆ＣｈｅｍｉｓｔｒｙＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＣｈｉｎａＡｃａｄｅｍｙｏｆＲａｉｌｗａｙＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８１，Ｃｈｉｎａ）摘要：对ＥＡ４Ｔ型高速列车车轴钢棒状旋转弯曲疲劳试样实验段磨削加工后进行了表面超声滚压处理。观察了处理前后试样的表面形貌及表层微观组织，测量了处理前后试样的表面粗糙度、表层硬度及表层残余应力。利用旋转弯曲疲劳实验得到处理前后试样的疲劳极限。结果表明：表面超声滚压处理后，试样的疲劳极限由３５２ＭＰａ提高到４０１ＭＰａ。疲劳极限的提高主要由于表面超声滚压处理后试样表面粗糙度降低、表层强度及残余压应力增加。关键词：车轴钢；表面超声滚压处理；疲劳极限；表面粗糙度；残余应力—ｄｏｉ：１０．１１８６８／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１４３８１２２０１５．１２．００１中图分类号：ＴＧ１７２文献标识码：Ａ—文章编号：１００１４３８１（２０１５）１２－０００１－０５Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｒｏｔａｔｉｎｇｂａｒｂｅｎｄｉｎｇｆａｔｉｇｕｅｔｅｓｔｉｎｇｓｐｅｃｉｍｅｎｓｍａｄｅｆｒｏｍＥＡ４Ｔｈｉｇｈｓｐｅｅｄａｘｌｅｗｅｒｅ—ｇｒｉｎｄｅｄ．Ｓｏｍｅｏｆｔｈｅｇｒｉｎｄｅｄｓｐｅｃｉｍｅｎｓｗｅｒｅｓｕｒｆａｃｅｕｌ￣ｒａｓｏｎｉｃｒｏｌｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｅｄ（ＳＵＲＰ）．Ｔｈｅｍｉ—ｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｉｎｓｕｒｆａｃｅｌａｙｅｒａｎｄｓｕｒｆａｃｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓｏｆｔｈｅｇｒｉｎｄｅｄｓｐｅｃｉｍｅｎｓａｎｄｔｈｅＳＵＲＰｓｐｅｃｉ—ｍｅｎｓｗｅｒｅｏｂｓｅｒｖｅｄ．ＭｉｃｒｏｈａｒｄｎｅｓｓａｎｄｒｅｓｉｄｕａｌｓｔｒｅｓｓｉｎｓｕｒｆａｃｅｌａｙｅｒａｎｄｓｕｒｆａｃｅｒｏｕｇｈｎｅｓｓｏｆｔｈｅｇｒｉｎｄｅｄｓｐｅｃｉｍｅｎｓａｎｄｔｈｅＳＵＲＰｓｐｅｃｉｍｅｎｓｗｅｒｅｍｅａｓｕｒｅｄ．ＦａｔｉｇｕｅｌｉｍｉｔｓｏｆｔｈｅｇｒｉｎｄｅｄｓｐｅｃｉｍｅｎｓａｎｄｔｈｅＳＵＲＰｓｐｅｃｉｍｅｎｓｗｅｒｅｔｅｓｔｅｄｕｓｉｎｇｒｏｔａｔｉｏｎａｌｂｅｎｄｉｎｇｔｅｓｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ—ｆａｔｉｇｕｅｌｉｍｉｔｓｏｆｔｈｅｇｒｉｎｄｅｄｓｐｅｃｉｍｅｎｓａｎｄｔｈｅＳＵＲＰｓｐｅｃｉｍｅｎｓａｒｅ３５２ＭＰａａｎｄ４０１ＭＰａｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅ—ｌｙ．ＴｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｆａｔｉｇｕｅｌｉｍｉｔｏｆｔｈｅＳＵＲＰｓｐｅｃｉｍｅｎｓｉｓｍａｉｎｌｙｄｕｅｔｏｔｈｅｄｅｃｒｅａｓｅｏｆｓｕｒｆａｃｅｒｏｕｇｈｎｅｓｓａｎｄｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｒｅｓｉｄｕａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｓｓｉｎｓｕｒｆａｃｅｌａｙｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｘｌｅｓｔｅｅｌ；ｓｕｒｆａｃｅｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｒｏｌｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ；ｆａｔｉｇｕｅｌｉｍｉｔ；ｓｕｒｆａｃｅｒｏｕｇｈｎｅｓｓ；ｒｅｓｉｄｕａｌＳｔｒｅｓｓ随着我国高速铁路的快速发展，高速列车运行安全受到越来越高的重视。车轴是高速列车走行系统中最关键的受力部件之一［１］，承受高周乃至超高周的旋转弯曲交变载荷作用，其失效形式多为疲劳破坏Ｉ２］。因此提高车轴的疲劳性能，保证其运行安全，延长其服役寿命具有重要的经济和社会价值。研究表明，疲劳裂纹主要萌生于车轴的表面＿４］，表面状态对车轴的疲劳性能有着至关重要的影响。因此如何选用一种合适的表面强化方法，从而有效地改善材料的表面状态以提高车轴的疲劳寿命，已经成为近些年来国内外学者的关注重点。日本新干线车轴采用中频感应加热淬火方法使表面产生残余压应２材料工程２０１５年１２月力来提高车轴疲劳性能］，其特点是残余应力深度较大，可达数毫米，但对工艺及设备要求较高。目前我国对于提高车轴疲劳性能的技术及方法还没有建立起相关规范和标准。表面超声滚压处理（ＳＵＲＰ）技术是将超声冲击和滚压相结合，对金属表面进行微幅高速撞击和滚压处理，使金属表面产生塑性变形，从而改善金属表面状态的新技术＿６］。与其他表面强化技术，如喷丸、滚压等相比，ＳＵＲＰ工艺简单，加工效率较高；可获得更好的表面光洁度＿＿７及深度更大且均匀分布的表层残余应力及形变组织［８］，这些特点对改善材料表面质量和提高材料疲劳性能方面具有独特的优势。近年来国内外学者对表面超声强化机理及其应用开展了广泛的研究＿６。Ｗａｎｇ等研究发现，超声冲击滚压后表层产生纳米尺寸的微观结构，同时使材料的耐磨性明显提高。Ｌｉｕ等［１０］通过有限元模拟，认为累积塑性变形是材料表层晶粒纳米化的机制，也是表层硬度和残余压应力增加的主要原因。郭玉喜等口对车轴进行了表面超声冲击强化，发现超声冲击强化处理后表面粗糙度明显改善，表面残余压应力得到很大提高。本工作利用ＳＵＲＰ技术对高速车轴钢表面进行处理，分析了处理后试样的表面状态，对比了未处理和处理后试样的疲劳极限，为高速车轴疲劳性能的改善提供参考及依据。１实验材料及方法实验材料为根据ＢＳＥＮ１３２６１生产的高速列车用ＥＡ４Ｔ型车轴钢，其化学成分如表１所示。车轴热处理方式为表面淬火加高温回火。从实物空心车轴轴身最外层取拉伸试样，测得其屈服强度为６２０ＭＰａ，抗拉强度为７７４ＭＰａ，断后伸长率为２１。表１车轴钢的化学成分（质量分数／％）Ｔａｂｌｅ１Ｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅａｘｌｅｓｔｅｅｌ（ｍａｓｓｆｒａｃｔｉｏｎ／）ＣＳｉＭｎＰＳＣｒＮｉＦｅ０．２８０．３４０．７４０．０１２９０．００２９１．１２０．０３Ｂａｌａｎｃｅ从车轴轴身处最外表层采用线切割切取棒状坯料，经车削加工成旋转弯曲疲劳试样，试样长度方向与车轴长度方向一致，疲劳试样实验段长度为３０ｍｍ，直径为９．５ｍｍ。疲劳试样分为两组，一组试样实验段及过渡段为普通磨削处理，另一组试样实验段及过渡段经普通磨削处理后再进行表面超声滚压处理。采用ＨＫＵＳＭ３０ＨＢ型超声滚压设备，表面超声滚压处理工艺参数如表２所示。表２表面超声滚压处理工艺参数Ｔａｂｌｅ２Ｓｕｒｆａｃｅｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｒｏｌｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓ采用ＴＲ一２００触针式表面粗糙度仪分别对两组疲劳试样实验段表面进行粗糙度测量，然后用Ｑｕａｎｔａ４００扫描电子显微镜观察试样表面形貌。从两组试样的实验段上取金相试样，经镶样、磨制及抛光之后，用体积分数为４％的硝酸酒精溶液腐蚀，在Ｎｅｏｐｈｏｔ一２１金相显微镜下观察试样横截面表层微观组织。采用ＦＭ－７维氏显微硬度仪测量试样截面上表层硬度随深度的变化，每个深度测量３次，加载力为１．９６Ｎ，压头保持时间为１０ｓ。为了获得试样表层不同深度处的残余应力，运用—ＰｒｏｔｏＬＸＲＤ型Ｘ射线应力分析仪测量残余应力，采用同倾ｓｉｎ法，对应２为２０。，角±４５。内优化设置１３站。采用Ｃｒ靶Ｋ辐射，Ｖ滤波片，校准管直径为ｌｍｍ，衍射晶面选Ｆｅ（２１１），管电压和管电流分别为３０ｋＶ和２５ｍＡ。借助Ｐｒｏｔｏ－８８１８型电解抛光机以及饱和ＮａＣ１电解液进行电化学剥层，采用千分表测量电化学剥层深度。—旋转弯曲疲劳试样按照ＧＢ／Ｔ４３３７１９８４标准在ＰＱ一１型旋转弯曲疲劳试验机上进行测试，实验频率为８３．３Ｈｚ，温度为室温。用升降法测量其疲劳极限，应力比为一１，截止疲劳循环次数Ｎ为１Ｏ周次。２实验结果及讨论２．１试样表面粗糙度及微观形貌磨削试样和ＳＵＲＰ处理试样的表面形貌如图１所示。可以看出磨削试样的表面具有明显的磨痕，而“”经过ＳＵＲＰ后的表面磨痕消失，变为细鳞片状。测量结果表明：磨削试样的表面粗糙度为０．９２ｔｚｍ，经ＳＵＲＰ处理后的表面粗糙度为０．２１ｔｚｍ。２．２表层微观组织图２为磨削试样和ＳＵＲＰ试样表层微观组织。从图２（ａ）可知，磨削试样表层微观组织与内部相同，均为贝氏体＋回火马氏体，观察不到塑性变形。而经ＳＵＲＰ处理后的试样，表层发生了明显的塑性变形，变形程度从表面向心部逐渐减小，形成厚度约３００／ｔｍ的４材料工程２０１５年１２月的对应关系，硬度愈高，屈服强度越高。因此ＳＵＲＰ试样表层材料的屈服强度较磨削试样高。２．４表层残余应力采用ｘ射线衍射测得的ＳＵＲＰ试样与磨削试样轴向残余应力沿深度分布如图４所示。可以看出，磨削试样的最表层残余压应力值最大，为一２３０ＭＰａ，向试样内部逐渐降低，当深度为ｌＯ０／，ｍ时基本减小为０。而经过ＳＵＲＰ处理后，最外层残余压应力为一６９０ＭＰａ，残余压应力在深度５０／￣ｍ左右处出现最大值，为一８２６ＭＰａ。这是由于经ＳＵＲＰ处理后，试样表层材料发生严重塑性变形，同时微观组织细化，在加工硬化和细晶强化的共同作用下其屈服强度和抗拉强度会大幅升高［１，使得残余应力值高于原始材料的抗拉强度７７４ＭＰａ。之后，残余应力逐渐减小，最终变为拉应力，残余压应力区深度约为６５０ｇｍ。２．５疲劳性能采用旋转弯曲疲劳实验，截止疲劳循环次数为Ｄｅｅｐｔｈ／ｐｍ图４磨削试样与ＳＵＲＰ试样表层残余应力沿深度的分布Ｆｉｇ．４ＲｅｓｉｄｕａｌｓｔｒｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｇｒｉｎｄｅｄｓｐｅｃｉｍｅｎｓａｎｄＳＵＲＰｓｐｅｃｉｍｅｎｓａｌｏｎｇｔｈｅｄｅｐｔｈ１Ｏ周次，应力级差为７ＭＰａ。ＳＵＲＰ试样和磨削试样的升降法疲劳实验数据如图５所示。根据图５的数据可计算得到ＳＵＲＰ试样和磨削试样的疲劳极限值分别为４０１ＭＰａ和３５２ＭＰａ。可见经过ＳＵＲＰ处理后疲劳极限提高４９ＭＰａ，提高幅度为１４。图５ＳＵＲＰ试样（ａ）和磨削试样（ｂ）的疲劳实验数据Ｆｉｇ．５ＦａｔｉｇｕｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄａｔａｏｆＳＵＲＰｓｐｅｃｉｍｅｎｓ（ａ）ａｎｄｇｒｉｎｄｅｄｓｐｅｃｉｍｅｎｓ（ｂ）研究表明，表面粗糙度＿１、表层强度［】及残余应力＿１是影响疲劳性能的主要因素。表面粗糙度高会使材料的疲劳性能降低，并且材料强度越高其对粗糙度的敏感性越高。试样表面加工痕迹形成的凹痕类似于缺口，起到应力集中的作用，因此加工痕迹的方向对疲劳性能也会产生影响＿＿１。试样磨削形成的凹痕与试样长度方向垂直，即与拉应力方向垂直，凹痕内部易形成应力集中，对疲劳形核起到促进作用，因此降低疲劳性能。ＳＵＲＰ后试样表面的粗糙度大幅降低，加工痕迹完全消失，对疲劳性能提高起到一定作用。ＳＵＲＰ在试样表层产生的塑性变形使材料发生加工硬化，同时塑性变形导致微观组织沿形变方向被拉长以及位错运动。随着塑性变形量的增加，微观组织拉长程度及位错密度增加，形成位错缠结和位错胞，位错胞内位错密度增加到一定程度形成亚晶界，从而使微观组织细化＿２引。微观组织细化及加工硬化共同作用使表层强度及硬度增加，进而提高材料疲劳性能。ＳＵＲＰ过程中材料表层不同深度处塑性形变量不同，外表层塑性变形量最大，向内部逐渐减小，塑性变形不协调导致表层残余压应力产生Ｆ引。ＳＵＲＰ后，试样表面残余轴向压应力为一６９０ＭＰａ，而表层最大轴向残余压应力可达一８２６ＭＰａ。Ｇａｏ等［２］的研究指出，材料表面的疲劳强度一般低于内部的疲劳强度，表层残余压应力的存在会抵消一部分由于加载产生的拉应力，降低材料表层所受到的实际拉应力，从而通过提高表面疲劳强度来提高材料的疲劳强度。表层残余压应力的产生是车轴材料疲劳性能提高的一个重要因素。ＳＵＲＰ处理后，试样表面粗糙度降低、表层硬度和强度升高，同时残余压应力增加，这些因素使得材料的疲劳性能大幅提高。ＳＵＲＰ处理工艺简单，作为表面终处理工艺可与前道工艺同时进行，具有成本低、工作效率高等优势，对疲劳性能的改善作用明显。∞∞∞∞ｍ，９三ｌｌＱＥ８Ｊ第４３卷第１２期表面超声滚压处理对高速列车车轴钢疲劳性能的影响５３结论（１）ＳＵＲＰ后试样表面粗糙度由０．９２ｍ降低到“０．２１ｍ，表层最大硬度由２３１ＨＶ增加到３２８ＨＶ，且高硬度层深度可达３５０￣ｍ，表层最大残余应力为一８２６ＭＰａ。（２）ＳＵＲＰ处理后试样的疲劳极限得到大幅提高，由磨削试样的３５２ＭＰａ提高到４０１ＭＰａ。（３）ＳＵＲＰ处理后试样疲劳极限的提高主要由于材料表面粗糙度的降低、表层强度及残余压应力的增加。参考文献［１］赵利华，张开林，张红军．高速动车应力谱分析及疲劳寿命可靠性—预测［Ｊ］．交通运输工程学报，２００８，８（５）：２７２８．ＺＨＡＯＬＨ，ＺＨＡＮＧＫＬ，ＺＨＡＮＧＨＪ．ＳｔｒｅｓｓｓｐｅｃｔｒｕｍａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｆａｔｉｇｕｅｌｉｆｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎａｂｏｕｔｗｈｅｅｌａｘｌｅｏｆｈｉｇｈｓｐｅｅｄｐｏｗｅｒｃａｒＥＪ￣．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＴｒａｆｆｉｃａｎｄＴｒａｎｓｐ０ｒｔａｔｉ０ｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００８，—８（５）：２７２８．Ｅ２３周建斌．机车车轴疲劳问题分析及对策［Ｊ］．电力机车与城轨车辆，２００８，３１（２）：５７．—ＺＨＯＵＪＢ．Ａｎａｌｙｓｅｓａｎｄｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓｏｆｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅａｘｌｅｆａｔｉｇｕｅ［Ｊ］．ＥｌｅｃｔｒｉｃＬｏｃｏｍｏｔｉｖｅｓ＆ＭａｓｓＴｒａｎｓｉｔＶｅｈｉｃｌｅｓ，２００８，３１—（２）：５７．Ｆ３］黄重国，董红磊，袁清华，等．ＸＣＱ１６和２０Ｍｎ２车轴用钢疲劳失—效微观机理ＥＪ］．北京科技大学学报，２００９，３１（８）：９８８９９４．ＨＵＡＮＧＺＧ，ＤｏＮＧＨＬ，ＹＵＡＮＱＨ，ｅｔａ１．ＭｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＸＣＱ１６ａｎｄ２０Ｍｎ２ａｘｌｅｓｔｅｅｌｆａｔｉｇｕｅｆａｉｌｕｒｅ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ，２００９，３１—（８）：９８８９９４．Ｅ４］铁道部运输局，铁道科学研究院金属及化学研究所．铁路货车轮—轴典型损伤图册［Ｍ］．北京：中国铁道出版社，２００６．７４８１．Ｅｓ］ＭＡＫＩＮＯＴ，ＫＡＴＯＴ，ＨＩＲＡＫＡＷＡＫ．Ｒｅｖｉｅｗｏｆｔｈｅｆａｔｉｇｕｅ——ｄａｍａｇｅｔｏｌｅｒａｎｃｅｏｆｈｉｇｈｓｐｅｅｄｒａｉｌｗａｙａｘｌｅｓｉｎＪａｐａｎＥＪ］．Ｅｎｇｉ—ｎｅｅｒｉｎｇＦｒａｃｔｕｒｅＭｅｃｈａｎｉｃｓ，２０１１，７８（５）：８１０８２５．—ＥＴ］ＷＡＮＧＴ，ＷＡＮＧＤＰ，ＬＩＵＧ，ｅｔａ１．Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓｏｎｔｈｅｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｏｆ４０Ｃｒｕｓｉｎｇｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓｕｒｆａｃｅｒｏｌｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ—ＥＪ］．ＡｐｐｌｉｅｄＳｕｒｆａｃｅＳｃｉｅｎｃｅ，２００８，２５５（５）：１８２４１８２９．Ｅ７３王婷，王东坡，沈熳，等．超声表面滚压加工参数对４０Ｃｒ表面粗—糙度的影响［Ｊ］．天津大学学报，２００９，４２（２）：１７０１７１．—ＷＡＮＧＴ，ＷＡＮＧＤＰ，ＳＨＥＮＹ，ｅｔａ１．Ｅｆｆｅｃｔｏｆｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓｕｒｆａｃｅｒｏｌｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎ４０Ｃｒｓｕｒｆａｃｅｒｏｕｇｈｎｅｓｓ［Ｊ］．—ＪｏｕｒｎａｌｏｆＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ。２００９，４２（２）：１７０１７１．［８］ＹＡＮＧＸＪ，ＺＨＯＵＪＸ，ＬＩＮＧｘ．Ｓｔｕｄｙｏｎｐｌａｓｔｉｃｄａｍａｇｅｏｆ—ＡＩＳＩ３０４ｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌｂｙｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｉｍｐａｃｔｔｒｅａｔｍｅｎｔ［Ｊ］．Ｍａｔｅ—ｒｉａｌｓａｎｄＤｅｓｉｇｎ，２０１２，３６：４７７４８１．［９］ＢＥＲＧＰＡ．Ｆａｔｉｇｕｅｓｔｒｅｎｇｔｈｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｂｙｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｉｍｐａｃｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆｈｉｇｈｌｙｓｔｒｅｓｓｅｄｓｐｏｋｅｓｏｆｃａｓｔａｌｕｍｉｎｕｍｗｈｅｅｌ［Ｊ］．—ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＦａｔｉｇｕｅ，２０１１，３３（４）：５１３５１８．［１Ｏ］ＬＩＵＹ，ＷＡＮＧＬＪ，ＷＡＮＧＤＰ．Ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆ—ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓｕｒｆａｃｅｒｏｌｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＰｒｏ—ｃｅｓｓｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１１，２１１：２１０６２１１３．［１１］ＦＡＮｚ，ＸＵＨ，ＬＩＤ，ｅｔａ１．Ｓｕｒｆａｃｅｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｏｆ３５＃ｔｙｐｅｃａｒｂｏｎｓｔｅｅｌｉｎｄｕｃｅｄｂｙｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｉｍｐａｃｔｔｒｅａｔｍｅｎｔ（ＵＩＴ）—［Ｊ］．ＰｒｏｃｅｄｉａＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１２，２７：１７１８１７２２．—［１２］ＭＯＲＤＹＵＫＢＮ，ＰＲＯＫ０ＰＥＮＫＯＧＩ．Ｆａｔｉｇｕｅｌｉｆｅｉｍｐｒｏｖｅ—ｍｅｎｔｏｆｑｔｉｔａｎｉｕｍｂｙｎｏｖｅｌｕｌｔｒａｓｏｎｉｃａｌｌｙａｓｓｉｓｔｅｄｔｅｃｈｎｉｑｕｅ［Ｊ］．—ＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ：Ａ，２００６，４３７（２）：３９６４０５．—ｒ１３］ＺＨＵＫＹ，ＶＡＳＳＥＬＡ，ＢＲＩＳＳＥＴＦ，ｅｔａ１．Ｎａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｆｏｒ——ｍａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｄｔｉｔａｎｉｕｍｕｓｉｎｇＳＭＡＴＥＪ］．ＡｃｔａＭａｔｅｒｉａ—ｌｉａ，２００４，５２：４１０１４１１０．［１４］郭玉喜，于维，李玉婵，等．车轴关键区域表面超声波冲击强化—技术应用研究［Ｊ］．铁道车辆，２０１２，（５）：Ｉ５１８．ＧＵ０ＹＸ，ＹＵＷ，ＬＩＹＣ，ｅｔａ１．Ｒｅａｓｅａｒｃｈｏｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｕｐｅｒｓｏｎｉｃｉｍｐｕｌｓｅｉｎｔｅｎｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｎｓｕｒｆａｃｅｏｆ—ｋｅｙｒｅｇｉｏｎｓｏｆａｌｘｅｓ［Ｊ］．ＲａｉｌｗａｙＶｅｈｉｃｌｅｓ，２０１２，（５）：１５１８．［１５］盖秀颖，李家宝，康增桥，等．６０Ｍｎ钢喷丸表面的力学性能［Ｊ］．—金属学报，１９９６，３２（６）：６０５６１０．ＧＡＩＸＹ，ＬＩＪＢ，ＫＡＮＧＺＱ，ｅｔａ１．Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆ—ｓｈｏｔｐｅｅｎｅｄｓｕｒｆａｃｅｆｏｒｓｔｅｅｌ６０Ｍｎ［Ｊ］．ＡｃｔａＭｅｔａｌｌｕｒｇｉｅａＳｉｎｉ—ｃａ，１９９６，３２（６）：６０５６１０．［１６］ＮＡＧＳ，ＳＡＲＤＡＲＰ，ＪＡＩＮＡ，ｅｔａ１．Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｆｅｒｒｉｔｅｇｒａｉｎｓｉｚｅ，ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｔｅｎｓｉｌｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆ０．１７ｗｔｃａｒｂｏｎｓｔｅｅｌｗｉｔｈｔｒａｃｅｓｏｆｍｉｃｒｏａｌｌｏｙｉｎｇｅｌｅｍｅｎｔｓ［Ｊ］．Ｍａｔｅｒｉａｌｓ—ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ：Ａ，２０１４，５９７：２５３２６３．Ｅ１７］高玉魁，殷源发，李向斌，等．喷丸强化对０Ｃｒｌ３Ｎｉ８Ｍｏ２Ａ１钢疲—劳性能的影响［Ｊ］．材料工程，２００１，（１２）：４６４８．ＧＡＯＹＫ，ＹＩＮＹＦ，ＬＩＸＢ，ｅｔａ１．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｓｈｏｔｐｅｅｎｉｎｇｏｎ—ｆａｔｉｇｕｅｐｒｏｐｅｒｔｙｆｏｒ０Ｃｒｌ３Ｎｉ８Ｍｏ２Ａ１ｓｔｅｅｌ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅ—ｒｉａｌｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００１，（１２）：４６４８．—ｒ１８］ＷＡＮＧＥＲＬ．Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｕｒｆａｃｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｏｎｔｉｔａｎｉｕｍ，ａｌｕ—ｍｉｎｕｍａｎｄｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙｓ［Ｊ］．ＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉ—ｎｅｅｒｉｎｇ：Ａ，１９９９，２６３（２）：２１０２１６．—Ｅ１９］ＣＨＯＩＹ．Ａｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｍａｃｈｉｎｉｎｇｉｎｄｕｃｅｄｒｅｓｉｄｕａｌ—ｓｔｒｅｓｓｏｎｒｏｌｌｉｎｇｃｏｎｔａｃｔｆａｔｉｇｕｅ［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＦａ—ｔｉｇｕｅ，２００９，３１（１０）：１５１７１５２３．［２０］ＧＡＯＹＫ，ＹＡＯＭ，ＬＩＪＫ．Ａｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｒｅｓｉｄｕａｌｓｔｒｅｓｓｆｉｅｌｄｓ—ｃａｕｓｅｄｂｙｓｈｏｔｐｅｅｎｉｎｇ［Ｊ］．ＭｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌａｎｄＭａｔｅｒｉａｌｓＴｒａｎｓａｃ—ｔｉｏｎｓＡ，２００２，３３（６）：１７７５１７７８．［２１］ＳＣＨＩＪＶＥＪ．ＦａｔｉｇｕｅｏｆＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｎｄＭａｔｅｒｉａｌｓ［Ｍ］．２ｎｄｅｄ．—ＳｔｕｒｔｚＧｍｂＨＷｕｒｚｂｕｒｇ：Ｓｐｒｉｎｇｅｒ，２００９．８９１０２．［２２］ｗＵｘ，ＴＡＯＮ，ＨＯＮＧＹ，ｅｔａ１．Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｅｖｏｌｕｔｉｏｎ——ｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌｌｙ－ｉｎｄｕｃｅｄｕｌｔｒａｆｉｎｅｇｒａｉｎｉｎｓｕｒｆａｃｅｌａｙｅｒｏｆＡ１。ａｌ＿—ｌｏｙｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏＵＳＳＰ［Ｊ］．ＡｃｔａＭａｔｅｒｉａｌｉａ，２００２，５Ｏ（８）：２０７５２０８４．—［２３］ＳＵＨＡＣＭ，ＳＯＮＧＧＨ，ＳＵＨＡＭＳ，ｅｔａ１．Ｆａｔｉｇｕｅａｎｄｍｅ—ｃｈａｎｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｎａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｔｏｏｌｓｔｅｅｌｂｙｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｃｏｌｄｆｏｒｇｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ［Ｊ］．ＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ：—Ａ，２００７，４４３（１）：１０１１０６．—［２４］ＧＡＯＹＫ，ＬＩＸＢ，ＹＡＮＧＱＸ，ｅｔａ１．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｓｕｒｆａｃｅｉｎ—ｔｅｇｒｉｔｙｏｎｆａｔｉｇｕｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆ４０ＣｒＮｉ２Ｓｉ２ＭｏＶＡｓｔｅｅｌ［Ｊ］．Ｍａｔｅ—ｒｉａｌＬｅｔｔｅｒｓ，２００７，６１（２）：４６６４６９．基金项目：国家自然科学基金资助项目（Ｕ１２３４２０７）；北京高等学校青年英才计划资助项目（ＹＥＴＰ０４２０）———收稿日期：２０１４０７２３；修订日期：２０１５－０６１６通讯作者：任学冲（１９７８一），男，博士，副研究员，主要从事金属材料疲劳与断裂方面的研究工作，联系地址：北京市海淀区学院路３Ｏ号北京—科技大学国家材料服役安全科学中心（１０００８３），Ｅｍａｉｌ：ｘｃｒｅｎ＠ｕｓｔｂ．ｅｄｕ．ｅｎ