内燃机曲轴、列车车轴等零件,在工作中承受循环载荷,虽然所承受交变应力值低于材料在静载作用下的屈服应力,但是经历一定数量的应力循环,零件就有可能出现疲劳断裂,而且疲劳断裂是一种“突然”的脆性断裂,断裂前没有明显塑性变形预兆,所以疲劳破坏经常造成重大安全事故。多年来人们一直在设法提高这类零件的疲劳强度,其中表面滚压加工就是一种行之有效的方法。表面滚压是一种无屑光整加工,它利用高硬度的光滑滚轮在金属表面滚压,使零件表面变得光滑,形成加工硬化层,同时表层产生了残留压缩应力,从而显著提高零件的疲劳强度。温滚压是在中温范围内滚压,具有比室温滚压(冷滚压)更好的强化效果。本文以45钢环形半圆缺口试样轴为研究对象,通过滚压数值模拟,对滚压后残余应力进行了分析,预测试样轴滚压后获得最大疲劳寿命的最佳工艺组合;自行设计并制造了温滚压装置,利用该装置对45钢试样轴,在中温范围的不同温度、不同压下量的组合下进行了滚压试验;为测得滚压强化的效果,还利用旋转弯曲疲劳试验机对滚压试样轴进行了疲劳试验。滚压数值模拟,从分析残余应力入手,对滚压强化进行了研究,结果表明:在实验温度为20℃、100℃、200℃和300℃中,试样轴表面层的残余压应力最大时,对应压下量分别为0.06mm、0.10mm、0.15mm和0.15mm;总体考虑实验的4个温度,在300℃、0.15mm的压下量,试样轴表面获得最大的残余压应力。根据残余压应力越大,试样轴的疲劳强度就越高的规律,优选出最佳工艺的组合。滚压数值模拟结论与疲劳试验的结果相一致,故采用有限元分析来优选滚压工艺的方法是可行的。旋转弯曲疲劳试验结果表明:试样轴的滚压可以显著提高零件的疲劳强度,而中温滚压试样轴又进一步比室温滚压试样轴获得更高疲劳寿命。在室温下滚压,试样轴要获得最大疲劳强度,最佳压下量应为0.06mm;类似有,在100℃滚压,最佳压下量应为0.10mm;在200℃和300℃滚压,在实验压下量的范围内,最佳压下量均为0.15mm。在试验温度范围内,要获得零件最大的疲劳强度,最佳的滚压工艺是在300℃温度,以压下量为0.15mm进行滚压强化。疲劳断口分析表明:疲劳断裂属于脆性断裂;疲劳寿命长的滚压试样,其断口光亮带十分明显,而且较窄;而疲劳寿命短的,断口光亮带不明显,而且较宽。滚压部位微观组织分析表明:温滚压使材料出现不均匀的塑性变形,表层的组织明显得到细化,而心部仍是原始组织。