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通过显微观察等测试手段，对花键在冷滚打加工时形成的纤维组织、齿形表层硬度分布等进行了研究；分析了冷滚打成形过程中，等轴晶被拉伸形成金属纤维的过程以及齿形表层硬化的原因。试验表明：花键冷滚打加工使工件内部晶粒破碎、细化并拉伸形成了与花键齿形一致的金属纤维组织，冷滚打的冷作硬化使花键齿表层硬度及抗冲击能力有较大提高；高应力在改善花键齿形表面质量的同时，也可能导致高变形抗力，使滚打轮过早失效。