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本文以高强度回火马氏体钢60Si2CrVA及42CrMoVNb为研究对象，利用超声波疲劳试验机及氢热分析技术等研究了氢对其超高周疲劳破坏行为的影响。着重探讨了氢含量、疲劳断口裂纹源处夹杂物等缺陷周围的粒状亮区(GBF区)的特征与实验料疲劳强度及疲劳寿命的关系;探索了作为氢陷阱的微合金化元素碳化物在高强度钢超高周疲劳破坏过程中的作用机制;并对氢在高强度钢中最大夹杂物尺寸评估及超高周疲劳强度预测中的应用进行了探索。 研究了三种不同氢含量水平的高强度弹簧钢60Si2CrVA的超高周疲劳破坏行为。三种不同氢含量实验料的超高周疲劳S-N曲线均表现为连续下降型;随着氢含量的增加，促使试验料的疲劳裂纹更多地从内部夹杂物处萌生，疲劳强度逐渐下降。当钢中氢含量较高时，预测其疲劳强度需考虑氢的影响。GBF区与夹杂物的尺寸之比与疲劳寿命Nf之间存在幂函数关系，幂函数指数随着氢含量的增加而提高，即这种关系受钢中氢含量的影响。GBF区周围的应力场强度因子KGBF不是一个定值，而是随GBF区尺寸的增加而提高;随着钢中氢含量的增加，KGBF降低即GBF区边缘小裂纹扩展的门槛值下降。结合氢扩散距离与GBF区尺寸的关系，获得了预测可形成GBF区的最短疲劳寿命公式。 探索了微合金化元素的纳米级析出物的氢陷阱作用及其在改善高强度钢超高周疲劳性能中的作用机制。对于微合金化处理的高强度钢42CrMoVNb，600℃回火时析出了大量纳米级（V,X)C粒子，其氢陷阱激活能要远高于500℃回火试样，因而不同氢含量的600℃回火试样的疲劳性能均明显优于500℃回火试样。因此，通过合理利用和控制微合金化元素碳化物如（V，X)C等析出相的强氢陷阱作用，可明显抑制氢对高强度钢超高周疲劳性能的不良影响。 探索了氢脆拉伸法在高强度钢中最大夹杂物尺寸评估及超高周疲劳强度预测方面的应用。用氢脆拉伸法估计的最大夹杂物尺寸比用疲劳法得到的尺寸小，这使得用氢脆拉伸法预测的超高周疲劳强度虽比用疲劳法预测的结果高，但却更接近试验值。这表明，氢脆拉伸法是预测高强度钢超高周疲劳强度的一种有效方法。