超声冲击技术作为一项新型的表面形变强化技术以其高效、可控、清洁、灵活的特点得到广泛认可。迄今为止,超声冲击技术在工业生产中主要用于改善焊缝区疲劳性能,广泛应用于海上平台、钢制桥梁以及大型飞机的修复和延寿工程中。超声冲击处理后,金属材料的表面组织细化,并产生了一定深度的残余压应力层,显著的提高了材料的强硬度和疲劳性能。然而对超声冲击参数与冲击强化效果之间的关系还缺乏系统的研究,对超声冲击表面强化效果能够保持多久,残余压应力在长期服役条件下会发生怎样的变化,是否会发生应力松弛,应力松弛的幅度和速度怎样,这些问题至今还鲜有研究,而这些问题却是实际工程中迫切需要了解的问题。本实验以核电站常用材料AISI304不锈钢为研究对象,利用本研究室改进的超声冲击设备对AISI304不锈钢试样表面进行冲击强化。实验对AISI304不锈钢试样表面分别进行3 min/cm~2、6 min/cm~2、9 min/cm~2、12 min/cm~2四种不同强度的冲击强化处理,实验结果表明:经过四种不同强度的冲击强化处理后,其表面粗糙度有明显的降低,硬度、马氏体含量、残余压应力显著增加。随着冲击强度的增加,表面粗糙度在冲击强度为9min/cm~2时达到最小,表面硬度、表面马氏体含量、表面及最大残余压应力都分别在冲击强度为9 min/cm~2时,达到最大。通过实验优化出最佳的冲击强度参数为9 min/cm~2。以此为基础,对超声冲击处理试样在长期服役过程中的组织回复行为和应力松弛特性进行了研究。实验对超声冲击试样在真空中条件下进行了250℃和350℃不同加热时间的回复处理,以加速实验的方法模拟经超声冲击的试样在长期服役过程中组织性能的演变过程。结果表明,不管是在250℃还是350℃下,随着保温时间的增加,表面马氏体含量、表面显微硬度和表面残余压应力都在保温时间较短时出现明显的下降,随后缓慢下降,最后达到稳定状态,但仍较未冲击处理试样分别高出85%、182%、150%以上。综合以上实验结果得到的结论是:超声冲击处理是一种非常有效的材料强化方式,但存在强化饱和效应,具有最佳的冲击强度值,本实验条件下最佳的超声冲击强度为9min/cm~2。超声冲击强化效果在加速实验中虽有一定程度的退化,但幅度并不大,超声冲击强化效果在加热处理的加速回复条件下仍然保留了绝大部分的冲击强化效果,这意味着,超声冲击处理后的零部件在长期常温工作条件下,组织回复、性能退化的过程是比较缓慢的,其强化效果能够维持相当长的一段时间,AISI304不锈钢在长期服役过程中UIT强化效果具有相当的稳定性和可靠性。