疲劳及腐蚀是金属材料最常见的破坏形式,将金属材料晶粒细化为超细晶或纳米晶,可以大幅度提高其疲劳性能和耐腐蚀性能。除此之外,对疲劳循环至一定次数的金属材料进行损伤修复也是提高其疲劳性能的常见手段之一。在循环载荷下,材料表面的纳米晶可能由于工作条件（如热、化学和应力等）的影响,导致表面晶粒发生粗化从而引起表面软化。材料的表面软化会加速疲劳裂纹的萌生从而引起疲劳性能的下降,但表面软化对材料疲劳性能影响的作用及机制仍缺乏深入研究。晶粒尺寸分布对金属材料的力学性能如强度、塑性有着显著的影响。而讨论材料的耐腐蚀性,一般采用平均晶粒尺寸。目前,对于晶粒尺寸分布对腐蚀性能的影响仅限于模拟分析,尚未有实验验证。本文在块状316L不锈钢的表面制备了反向梯度层,模拟了表面软化并研究了表面软化对316L不锈钢疲劳性能的影响。同时,对疲劳循环至一定次数的样品进行电磁感应加热处理,分析电磁感应加热对316L不锈钢疲劳损伤修复的效果。本文还通过表面机械碾压处理（SMGT）在棒状316L不锈钢表面制备了纳米晶-粗晶梯度过渡结构,研究晶粒尺寸梯度分布对316L腐蚀性能的影响。主要研究成果如下:（1）通过轧制和电磁感应加热处理制备的反向梯度纳米结构（IGNS）316L不锈钢,模拟了表面软化的发生。软化层的厚度为250μm。对比分析了反向梯度结构和均质样品（轧制后退火）的疲劳性能。研究表明,反向梯度结构样品和轧制退火样品在低周疲劳区表现出相似的疲劳强度;而在高周疲劳区,与轧制退火样品对比,反向梯度结构样品的疲劳强度明显降低。反向梯度结构样品在高周疲劳区疲劳性能降低的主要原因是由于软化的表面层,导致裂纹萌生的加速;而在低周疲劳区,虽然也会导致裂纹萌生的加速,但由于应力较大,裂纹萌生寿命占疲劳总寿命的比例不大,且表面层上相对粗大的晶粒表现出增强的抗裂纹扩展能力,因此反向梯度结构和轧制退火样品在低周疲劳区表现出相近的疲劳强度。（2）通过对疲劳循环至总寿命50%的粗晶和反向梯度结构样品进行电磁感应加热处理,对样品进行疲劳损伤修复。研究发现粗晶样品的剩余疲劳寿命得到极大的提升而反向梯度结构样品的剩余疲劳寿命却有所降低。对疲劳循环至总寿命70%的反向梯度结构样品进行电磁感应加热和水淬处理,发现反向梯度结构样品的剩余疲劳寿命略有提升。电磁感应加热处理可以有效地减少粗晶样品表面疲劳损伤的数量以及降低疲劳过程中产生的塑性变形,且修复后的硬度值高于初始的粗晶样品,因此导致剩余疲劳寿命的极大提升。反向梯度结构样品经过电磁感应加热和水淬处理,增加的表面硬度,显微裂纹的愈合,应变的恢复和表面损伤的减少弥补了内部硬度降低对疲劳寿命的负面影响,因此表现出略有提升的剩余疲劳寿命。（3）通过表面机械碾压处理在棒状316L不锈钢表面制备了纳米晶-粗晶梯度过渡结构,纳米晶的平均晶粒约为40 nm,表面硬度从粗晶的3.68 GPa提高到纳米晶的4.88GPa。浸泡实验以及电化学腐蚀测试表明,纳米晶-粗晶梯度区样品表现出超过晶粒尺寸均匀分布的纳米晶和粗晶的耐腐蚀性能。梯度区样品耐蚀性的提高主要归因于晶粒尺寸梯度分布可以有效的降低钝化膜中的应力集中,提高钝化膜的完整性。