本研究提出一种基于超声滚压处理（Ultrasonic Rolling Treatment, URT）的中锰钢表面强化新策略，探讨其通过逆相变与多级异质结构协同调控实现强韧同步提升的微观机制。URT在中锰钢表层引发显著的体心立方（BCC）向面心立方（FCC）逆相变，室温下形成高度奥氏体化的梯度结构层，并表现出明显的表面磁性衰减。EBSD与TKD分析揭示，URT诱导严重塑性变形与几何必要位错（GND）重组，在强化层内部形成高密度的小角度晶界（LAGB）与梯度位错网络结构。力学性能测试表明，强化层表面显微硬度显著提升（30 μm深度达498±15 HV），纳米硬度提高156%，抗压强度提升约53%。微柱压缩实验进一步显示，URT样品表现出良好的变形稳定性及由FCC向BCC的应力诱导相变，揭示其变形过程中激活了类似TRIP效应的机制。强化层中逐层演化的纳米晶、超细晶、粗晶以及双相组织构成多级异质结构系统，实现了多尺度协同变形。本研究揭示了通过URT构建梯度结构与逆相变机制协同调控力学性能的本质过程，为高性能钢铁材料的表面强化提供了新思路。

超声滚压处理；逆相变；多级异质结构；梯度强化层；位错结构；TRIP效应；表面工程