Effects of ultrasonic impact treatment on surface residual stress and electrochemical properties of 42CrMo4 steel

DONG Zheng; YANG Cong; GU Bangping; YANG Yuchen; GAO Liqiang; XU Guanhua

doi:10.16579/j.issn.1001.9669.2026.01.012

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Effects of ultrasonic impact treatment on surface residual stress and electrochemical properties of 42CrMo4 steel

·Fatigue·Damage·Fracture·Failure Analysis· | 更新时间：2026-01-21

- Effects of ultrasonic impact treatment on surface residual stress and electrochemical properties of 42CrMo4 steel
- Journal of Mechanical Strength Vol. 48, Issue 1, Pages: 93-99(2026)
- 作者机构：
  
  1.上海海事大学物流工程学院，上海 201306
  2.上海外高桥造船海洋工程有限公司，上海 201306
  3.浙江大学机械工程学院浙江省增材制造技术与装备重点实验室，杭州 310058
  4.浙江大学机械工程学院流体动力基础件与机电系统全国重点实验室，杭州 310058
- 作者简介：
  
  XU Guanhua, E-mail: xuguanhua@zju.edu.cn
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(52105466;51805477)
- DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2026.01.012
  CLC： TG115
- Received：24 March 2024，
  
  Published：15 January 2026
- 稿件说明：
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董政，杨聪，顾邦平，等. 超声冲击处理对42CrMo4钢表面残余应力与电化学性能的影响［J］. 机械强度，2026，48（1）：93-99.

DONG Zheng，YANG Cong，GU Bangping，et al. Effects of ultrasonic impact treatment on surface residual stress and electrochemical properties of 42CrMo4 steel［J］. Journal of Mechanical Strength，2026，48（1）：93-99.
董政，杨聪，顾邦平，等. 超声冲击处理对42CrMo4钢表面残余应力与电化学性能的影响［J］. 机械强度，2026，48（1）：93-99. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2026.01.012.

DONG Zheng，YANG Cong，GU Bangping，et al. Effects of ultrasonic impact treatment on surface residual stress and electrochemical properties of 42CrMo4 steel［J］. Journal of Mechanical Strength，2026，48（1）：93-99. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2026.01.012.

摘要

目的

为解决42CrMo4钢（常用于承受动态载荷的机械部件）因残余拉应力导致寿命降低、且在恶劣环境下易受腐蚀的问题，探究了超声冲击处理对其表面残余应力与电化学性能的调控作用。

方法

首先，采用0、4、8 min超声冲击处理（电流2.0 A、频率40 kHz）42CrMo4钢试样。其次，通过超景深三维数字显微镜表征其微观组织，通过显微硬度计测试其显微硬度。然后，采用小孔法测量其残余应力。最后，利用三电极体系（3.5%NaCl溶液）测试其电化学性能（极化曲线、阻抗谱）。

结果

结果表明，超声冲击使试样表面产生塑性变形与晶粒细化；采用超声冲击8 min时试样表面平均硬度达262.9 HV（较初始值提升14.3%），残余拉应力转为压应力且随处理时间增大，

、

轴向最大残余压应力分别为-204.2、-121.5 MPa，腐蚀电流密度降至未处理试样的12%，耐腐蚀性能最优。晶粒细化、塑性变形及残余压应力的协同作用是性能提升的关键机制。

Abstract

Objective

To solve the problems that 42CrMo4 steel (commonly used in mechanical components bearing dynamic loads) has reduced service life due to residual tensile stress and is susceptible to corrosion in harsh environments

the regulatory effect of ultrasonic impact treatment on its surface residual stress and electrochemical properties was investigated.

Methods

Firstly

42CrMo4 steel samples were treated with ultrasonic impact for 0

and 8 minutes (current 2.0 A

frequency 40 kHz). Secondly

their microstructures were characterized by a ultra-depth-of-field 3D digital microscope

and their microhardness was tested by a microhardness tester. Then

their residual stress was measured by the small hole method. Finally

their electrochemical properties (polarization curves

impedance spectra) were tested using a three-electrode system (3.5% NaCl solution).

Results

The results showed that ultrasonic impact caused plastic deformation and grain refinement on the surface of the samples;at 8 minutes

the average surface hardness reached 262.9 HV (14.3% higher than the initial value)

the residual tensile stress was converted to compressive stress and increased with treatment time

and the maximum residual compressive stresses in the

and

axes at 8 minutes were -204.2 MPa and -121.5 MPa

respectively;at 8 minutes

the corrosion current density was reduced to 12% of that of the untreated sample

showing the best corrosion resistance. The synergistic effect of grain refinement

plastic deformation and residual compressive stress was the key mechanism for performance improvement.

关键词

Keywords

references

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