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采用常规疲劳试验方法分别对400MPa级和500MPa级两种热轧态超细晶粒钢进行了疲劳试验，分析了这两种超细晶粒钢的疲劳性能，并研究了超细晶粒钢疲劳裂纹萌生的机制。结果表明：由于500MPa级超细晶粒钢的晶粒尺寸相比400MPa级钢的更细小，因此其疲劳性能优于400MPa级钢的；在应力比R=-1、正弦波加载、循环周次基数N=5×10^6次的条件下，500MPa级和400MPa级超细晶粒钢的条件疲劳强度分别为270MPa和220MPa；两种超细晶粒钢的疲劳裂纹均在试样表面形核，且呈单源特征。