大量数据显示,许多零部件的失效是由于材料表面不能胜任苛刻的服役条件所致,例如磨损、腐蚀、表面氧化和疲劳等。它们大多发生在零件的表面和近表面,或者先从表面开始,然后向内部扩展而导致零件失效,以至最终影响产品的性能、可靠性和服役寿命。提高材料的表面性能对延长部件的使用寿命、提高部件的使用可靠性和发挥材料的潜力起着很重要的作用,由此表面强化技术应运而生,并得到了快速发展,受到了广泛关注,成为当前材料科学研究中的重点领域之一。超声冲击处理技术作为一种新型的表面形变强化技术,已经广泛应用于金属零部件的焊缝处理,以提高焊接部件的抗疲劳性能。但用于机械零部件的大面积表面强化处理,尤其是轴类部件的表面强化处理还少有报道。本研究以轴类部件的表面强化为目标,将超声冲击技术应用于304不锈钢圆柱形表面的形变强化,致力于提高304不锈钢轴类部件的表面的性能,达到提高其疲劳寿命的目的。本研究是在对HJ-Ⅲ型超声冲击设备改进的基础上,将超声冲击设备与ZB-6050型数控雕刻机相结合,设计辅助夹持部件和相匹配的冲击头,在机械自动化操作条件下实现对圆柱形304不锈钢的表面超声冲击强化处理,为轴类部件表面获得均匀、稳定和高效的表面强化效果奠定了坚实的实验基础。在此基础上,利用表面轮廓仪、显微硬度计、光学显微镜、扫描电镜、X-射线衍射仪、PQ-6型疲劳试验机等设备对不同振幅下的冲击强化试样的宏观形貌、微观组织、相组成及性能进行观察、表征和测试,结果表明：经过振幅为30gm超声冲击处理后,原始粗糙度不同的试样粗糙度趋于一致,试样冲击后,表面Ra的变化范围基本在0.495-1.0131μm之间,达到了精车、精磨的光洁程度；超声冲击处理的不锈钢表面产生了剧烈的塑性变形,形成了一定深度的纳米晶层,并伴随有形变诱发马氏体的生成。表层的相变产生的α’-马氏体量最大值达到90.7%(UIT-30)；304不锈钢试样表层硬度值提高到405.5HV,提高了约105%,随距冲击表面距离的增加,其硬度值逐渐变小,直到达到基体水平；超声冲击处理在试样表层引入了有益的残余压应力,最大值约为-885MPa,深度可达到700μmn以上；超声冲击处理后试样的疲劳极限上升至382MPa,相对于原始试样的疲劳极限提高了51.6%,经过超声冲击后疲劳试样的疲劳寿命得到了大幅度提高。经过振幅为18μm超声冲击处理试样,其组织也有明显改善、性能也有明显提高。