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转向架弹簧作为列车的关键部件,其性能的好坏会直接影响着铁路运输安全。然而脱碳问题始终普遍存在于弹簧钢的生产以及产品制备过程中,脱碳层的存会带来诸多不利影响。为此,本文以超声滚压(SURP)技术分别作为预处理以及表面强化手段来研究60Si2CrVAT弹簧钢表面完整性和疲劳性能的影响规律。通过控制滚压次数研究超声滚压预处理对于表面完整性尤其是弹簧钢脱碳层的影响规律,并进行疲劳试验;通过控制主轴转速、静压力与滚压次数来研究超声滚压表面强化对于弹簧钢表面完整性的影响,并进行疲劳试验。使用SEM、X射线应力仪、EBSD等方法研究表面完整性,结合表面完整性与疲劳极限分析影响机理,由此建立、完善抗疲劳技术在弹簧中的应用,为降低脱碳层对于弹簧钢疲劳寿命的不利影响提供理论依据以及技术指导,得出以下结论:(1)通过对热轧状态的弹簧钢棒料经超声滚压预处理热处理后,弹簧钢的脱碳层(包括全脱碳层和部分脱碳层)有明显的下降。对于直径22mm的圆棒状试样,经超声滚压预处理6次后再进行热处理,全脱碳层基本观察不到,总脱碳层从130μm降低到55μm。(2)在超声滚压表面强化处理过程中,改变主轴转速、静压力、滚压次数等参数,表面完整性发生明显的改变。(3)热处理后,经超声滚压表面强化处理,其作用区域包括全脱碳层,部分脱碳层以及表层的部分未脱碳部分,会降低表面粗糙度、提高表层硬度、引入深层次的残余压应力。强化机制为:发生塑性流变,产生加工硬化,马氏体组织得到细化,位错、马氏体板条、马氏体束数目增加,马氏体块数目减少,晶粒有所细化。(4)经超声滚压预处理以及热处理后再进行滚压强化后,60Si2CrVAT弹簧钢疲劳性能均有提高,其中预处理对疲劳强度稍有提高,热处理后再进行超声滚压表面强化,疲劳性能显著提高。对于有效直径为7mm的弹簧钢疲劳试样,经超声滚压预处理,疲劳强度从469.23MPa提高到476.92仅1.64%的提高,热处理后经超声滚压表面强化处理,疲劳强度从469.23MPa提高到580.36MPa高达23.68%。超声滚压预处理以及热处理后的表面强化处理,对于疲劳性能提高的影响机理均是从改变表面完整性着手,前者仅仅降低了脱碳层的厚度,故而疲劳强度提升并不大,而后者从表面粗糙度、强度、组织、残余应力等多个方面来改善表层性能,导致疲劳强度得到显著提高。