变速箱传动轴是高速重载车辆关键的受力部件之一,工作环境恶劣,受力状况复杂,其失效形式多为从表面开始的磨损和疲劳。25Cr Ni2Mo V是一种高速重载车辆新型变速箱传动轴用钢材料,相关研究尚未有报道。为了改善零件的表面性能,提高其耐磨性和疲劳性能,本课题将超声表面滚压强化工艺应用于25Cr Ni2Mo V钢,对于提高材料力学性能及抗磨损和抗疲劳性能,延长零件服役寿命具有重要意义。通过试验研究了滚压参数对25Cr Ni2Mo V钢表面强化作用的影响,分析了轴用钢超声表面滚压强化机理。结果表明滚压力、超声频率和超声振幅分别在1200N-30k Hz-12μm、800N-25k Hz-6μm、1400N-30k Hz-8μm和1200N-25k Hz-8μm下可以获得较显著的表面晶粒细化、较小的表面粗糙度、较大的表面显微硬度和表面残余压应力。利用ABAQUS软件对超声表面滚压强化过程进行了动态模拟,获得了表面性能随滚压参数的变化规律。结果表明,超声表面滚压有效提高了材料表面能量和加工变形,并产生了较大的残余压应力;残余压应力沿深度方向先增大后减小,在距表面0.135～0.212mm间取得最大残余压应力值906～1066MPa。滚压力、超声频率和超声振幅在1200N-25k Hz-8μm下获得数值较大的表层残余应力模拟值,表面残余应力模拟值与试验值的误差在13%以内,表明该超声表面滚压模型的准确度较高。在超声表面滚压试验结果和模拟研究结果对比的基础上,研究了不同滚压参数下25Cr Ni2Mo V钢材料的微动磨损性能。结果表明在滚压力1200N、超声频率25k Hz和超声振幅8μm下的试样获得较优的耐磨性,表现为平均摩擦系数降低了17.86%、磨损体积降低了39.48%,磨损机制由未滚压的以黏着磨损为主转变为以磨粒磨损为主。根据超声表面滚压试验和模拟分析的结果,研究了不同滚压参数下25Cr Ni2Mo V钢材料的旋转弯曲疲劳性能。未滚压试样在10~7循环时的疲劳强度极限为840MPa,滚压后试样的疲劳强度极限提高,在数值较大的表面残余压应力的滚压参数(滚压力1200N、超声频率25k Hz、超声振幅8μm)下的试样具有较佳的疲劳性能,其疲劳强度极限为970MPa,表明超声表面滚压强化技术可有效提高轴用钢材料的疲劳寿命。疲劳试验后的断口形貌可分为裂纹萌生区、裂纹扩展区和裂纹断裂区。未滚压试样裂纹萌生于表面,滚压后裂纹萌生于次表面;滚压后试样断口裂纹扩展区结构和裂纹断裂区韧窝尺寸较为细小。