傳統的疲勞數據往往局限于107周次以下，然而一些重要的機械零部件，如發動機部件、汽車承力運動部件、鐵路輪軸和軌道、飛機、海岸設備等，往往承受高頻低應力幅循環載荷的作用，其實際疲勞壽命要求已經超過了107循環周次。材料的超高周疲勞（VHCF）是目前國際疲勞界的一個研究熱點。

　　通常在非金屬夾雜物的周圍存在一個特殊的區域，在掃描電鏡下為一個粗糙的粒狀亮區（GBF）。GBF區的形成對高強度鋼的超高周疲勞破壞行為具有十分重要的影響，因為絕大部分如超過90%甚至99%的疲勞壽命消耗在GBF區的形成上。許多研究結果表明，氫可能在GBF區的形成過程中起著十分重要的作用。為此，針對常用的高強度彈簧鋼60Si2CrVA，采用不同的處理工藝制備了3種不同氫含量水平的樣品，進行了氫熱分析及超聲波疲勞試驗，以期探討對其超高周疲勞性能的影響規律。

　　試驗用料為商業高強度彈簧鋼60Si2CrVA，其化學成分（質量分數，%）為：C0.6000，Si1.5200，Mn0.5100，P0.005，S0.005，Cr0.5000，V0.1500，O0.0008，N0.0090。將上述試驗料加工成標準拉伸試樣（l0=5d0，d0=5mm）、超聲波疲勞試樣及測氫試樣（Φ10mm×30mm），并進行不同的處理，以獲得不同含量的氫。淬火＋回火處理的樣品標記為QT，真空淬火＋真空回火的樣品標記為VT，淬火＋回火處理后再進行充氫處理的樣品標記為CH。其中樣品CH和QT在普通空氣電爐中進行熱處理，而樣品VT則在真空熱處理爐中進行真空淬火＋真空回火處理。3種樣品的處理工藝及氫含量見表1。

　　表1  試驗料的處理工藝及氫含量（質量分數）

　　注：1）Q+T：900℃，30minOQ+410℃×90min AC；2）CH氫處理方法：0.1mol/L的NaOH水溶液中充氫72h，電流密度為10mA/cm2，在室溫環境下放置36h。

　　利用TDS氫熱分析及超聲波疲勞等試驗方法研究了3種不同氫含量的超高強度彈簧鋼60Si2CrVA的超高周疲勞性能。試驗結果發現：

　�。�1）TDS分析結果表明，電解充氫樣（CH樣）的氫逸出曲線在低溫側（-200℃）有一個強的氫逸出峰，在高溫側（425℃）有一個弱的氫逸出峰；QT樣和VT樣則僅在450℃附近有一弱的氫逸出峰。

　�。�2）隨著鋼中氫含量的增加，60SiCrVA彈簧鋼的強度基本不變而塑性有較大程度的損失。

　�。�3）試驗料的超高周疲勞強度隨鋼中氫含量的增加而明顯下降，通過非線性擬合的方法，得到了60Si2CrVA彈簧鋼疲勞強度與氫含量的近似關系式。

　�。�4）試驗料的超高周疲勞破壞主要起裂于內部夾雜物且在夾雜物周圍有明顯的GBF區，隨著氫含量的增加，GBF（粒狀亮區）的面積顯著增加。