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使用100Hz轴向加载疲劳试验机和20kHz非间歇式加载的超声疲劳试验机对比研究了超声加载频率对轴承钢GCr15超长寿命疲劳性能的影响。在超声疲劳试验中，分别采用高压空气和水冷却试样，以比较超声振动引起试样的升温对疲劳性能的影响。断口观察表明，100Hz轴向加载的试样，在全应力幅范围既发生表面破坏又发生由夹杂物引起的内部破坏；而超声空冷试样，在全应力幅范围以夹杂物引起的内部破坏为主。在超声空冷的条件下，当萌生裂纹的夹杂物距试样表面较深时，夹杂物周围伴有烧痕。与100Hz轴向加载疲劳实验获得应力－寿命数据比较，在水冷却条件下，超声加载频率提高了试样的疲劳寿命；在空冷的条件下，超声加载引起的试样内部发热降低了试样的疲劳寿命。