轴承是机械装备的重要零部件,其疲劳寿命往往关系着机械产品的使用寿命,而轴承套圈滚道表层的质量是影响轴承寿命的决定性因素之一。已有研究证明,超声滚挤压强化工艺是提高轴承套圈滚道表层质量的有效方法之一。在超声滚挤压强化加工中,加工硬化是影响加工表层质量的重要指标之一。因此,研究超声滚挤压加工硬化行为及机理对于提高轴承套圈疲劳强度及轴承寿命具有重要意义。以淬火态42CrMo轴承钢为研究对象,结合压痕硬度测量和数值计算方法研究了材料冷塑性变形的应力应变关系,基于应力应变关系的分析建立了Z-A修正型本构模型,结合单晶体硬化曲线特征对比建立了研究材料的加工硬化宏观模型,基于模型分析了加工硬化行为特点,并探究了应变与硬度之间的关系。研究结果表明,研究材料的流动应力对应变和应变率敏感,其应变硬化曲线表现为抛物线特征,其应变硬化率随应变增加先快速降低后缓慢降低,应变与维氏硬度之间存在正相关关系。基于应变硬化微观影响因素的分析,探究了位错对于应变硬化的影响机理和规律,并建立了42CrMo的加工硬化微观模型。研究结果表明,位错及其运动是造成加工硬化的主要因素,位错的增殖、交割、塞积和交互作用是阻碍位错运动主要原因,对于42CrMo钢,其晶格结构产生的派纳力不能忽略,材料的应变量越大,位错密度越高。基于超声滚挤压强化加工过程,分析了影响加工硬化的工艺参数,基于赫兹接触理论分析了超声振动和静压力对等效应变的影响,通过定义接触密度分析了工件转速和进给速度的作用,并以单点冲击有限元仿真对理论分析结果进行了验证。通过超声滚挤压正交实验研究了工艺参数对加工硬化程度影响显著性和作用规律,并分析了硬度分布特点。研究结果表明,超声冲击作用和静载荷作用是使工件表层发生应变的原因,进给速度和工件转速能够调节加工表面接触密度;超声振幅对加工硬化程度的影响最显著,静压力次之,进给速度最弱;硬度随层深的增加先增大后减小。基于交叉验证法对比分析了BP神经网络和逐步回归模型的预测性能,建立了表面加工硬化程度的数学模型,基于遗传算法评估了实验所选工艺参数区间的适用性。研究结果表明,逐步回归模型偏差分布范围更小,预测性能更优;基于逐步回归建立的加工硬化程度模型整体显著性强,具有较好的可靠性;实验所选的工艺参数区间能够保障加工硬化程度在合理范围内。