随着工业技术发展，一些重要工程部件，如发动机部件，往往承受高频低应力幅循环载荷作用，实际的疲劳使用寿命要求超过107周次，甚至达到1010周次。目前我国高速轨道交通的轮轴系统一年经历约108周次的循环载荷。因此，传统材料的疲劳性能已不能满足发展的需要，急需研究承受超高周疲劳（超过107循环周次）的材料。在超高周疲劳过程中，疲劳裂纹通常从高强度钢内部非金属夹杂物处萌生。在夹杂物的周围存在一个衬度不同的粗糙区，在光学显微镜下观察，该区域为一暗区且存在颗粒，呈现颗粒明亮（GBF）特征，这种特征是控制高强钢超长寿命疲劳的一个关键因素。为此，本次试验以JIS-SUJ2轴承钢为研究对象，从GBF尺寸与应力幅、夹杂物尺寸与疲劳寿命的关系这一角度来研究GBF内裂纹扩展规律。
实验材料为JIS-SUJ2高强度轴承钢，初始状态为Φ16mm的棒材，其化学成分（质量分数，%）为：C0.98，Si0.29，Mn0.36，Cr1.60，Cu0.10，Ni0.057，Mo0.0039，P0.0039，S0.003，V0.017，Fe余量。将原始棒材粗加工为标准的拉伸和超声疲劳样品，并留出一定的加工余量。粗加工后进行热处理，其工艺为：加热到860℃保温20min油淬，再经180℃回火保温2h后空冷。热处理后SUJ2的硬度值为HV1：7703～8075MPa，平均值为7909MPa。试验前依次用800，1000，1200号砂纸对试样中间部分进行最终研磨抛光处理，尽量减小表面加工痕迹对实验的影响。
疲劳实验在岛津USF-2000超声疲劳实验机上进行，共振频率为20kHz，共振间歇时间比为150ms∶150ms，载荷比R=-1，实验时采用压缩空气冷却，实验环境为室温，对于未断样品的最大循环周次为1×109。拉伸试验在WinWDW-300E万能试验机上进行，拉伸位移速率为3mm/min。疲劳断口在ZEISS SUPRA55热场发射扫描电子显微镜（FESEM）上进行观察，用能谱仪分析裂纹源区化学成分。利用低-高应力两步变幅加载技术研究GBF内的裂纹萌生与扩展规律。结果表明：
（1）SUJ2轴承钢中GBF尺寸随着外加应力幅增加而降低，在一给定应力幅下（740、780和820MPa）的GBF尺寸为一恒定值与夹杂物尺寸无关；在一给定应力幅下的疲劳寿命与夹杂物尺寸的-8次方成正比，疲劳寿命随着夹杂物尺寸的增加而降低不锈钢丝。
（2）在一给定应力幅下（740、780和820MPa），GBF出现在疲劳初期，随循环周次增加GBF尺寸基本不再增加，直到接近最终疲劳寿命时GBF裂纹快速扩展直到最终尺寸