45CrNiMoVA钢经淬火和低温回火后具有2000 MPa以上的超高强度,常用作扭杆弹簧,但其因疲劳和氢脆而造成早期失效的现象时有发生。为此,近年来研制了一种具有更高疲劳性能和更低氢脆敏感性的新型扭杆弹簧用高强度钢40Si2Ni2CrMoV（N1）钢。为保证高强度扭杆弹簧的高可靠性和超长寿命（>10⁷）的要求,本文采用超声波疲劳、电化学充氢、TDS测氢以及SEM断口观察等试验方法,对比研究45CrNiMoVA钢和N1钢在无氢和有氢条件下的超高周疲劳性能,并探讨其超高周疲劳裂纹萌生和扩展机制。45CrNiMoVA钢和N1钢在10⁷循环周次以后均表现出超高周疲劳特性,在10⁹循环周次下的疲劳极限分别为682 MPa和692 MPa,在相同应力水平下,N1钢的疲劳寿命明显高于45CrNiMoVA钢。试验钢的超高周疲劳起裂于内部的大尺寸非金属夹杂物,裂纹在夹杂物周围萌生形成GBF区。超高周疲劳寿命主要取决于GBF区内的裂纹萌生,裂纹萌生寿命占疲劳总寿命的80%-99.9%。与45CrNiMoVA钢相比,N1钢GBF区内的裂纹萌生速率较低,因而其疲劳寿命更高。45CrNiMoVA钢和N1钢充氢之后其超高周疲劳寿命明显下降。氢含量相同时,N1钢的超高周疲劳寿命仍高于45CrNiMoVA钢。充氢后没有改变超高周疲劳的起裂方式,但改变了夹杂物周围裂纹萌生区的形貌,使GBF区特征变浅甚至消失。氢使试验钢GBF区内裂纹萌生的应力强度因子门槛值ΔK_GBF降低,同时加速了其萌生速率,从而使疲劳寿命显著降低。与45CrNiMoVA钢相比,氢在N1钢中的扩散系数相对较低,GBF区裂纹萌生速率较低,因而其在有氢条件下的疲劳寿命也较长。