由拋丸／噴丸強(qiáng)化引入的殘余壓應(yīng)力是最終拉應(yīng)力強(qiáng)度的一個(gè)百分比，該比率隨著零件材料本身強(qiáng)度／硬度增加而增加。高強(qiáng)度／硬度的金屬更脆，且對(duì)表面缺陷更敏感。對(duì)其進(jìn)行拋丸／噴丸強(qiáng)化，能讓這些高強(qiáng)度金屬可以應(yīng)用在易發(fā)生疲勞的工作條件下。飛機(jī)起落架通常設(shè)計(jì)的疲勞強(qiáng)度為300KSI（2068MPA），結(jié)合拋丸／噴丸強(qiáng)化。

機(jī)加工過程會(huì)明顯影響金屬零件的疲勞屬性。這種影響可以是有害的，也可以是有益的。有破壞性的工藝包括焊接、研磨、過度磨削、金屬加工等，這些讓零件表面形成殘余拉應(yīng)力。殘余拉應(yīng)力和承受的載荷應(yīng)力會(huì)一同加速零件早期疲勞失效。

有益的機(jī)加工工藝包括表面硬化，即向零件表面導(dǎo)入一個(gè)壓應(yīng)力。珩磨、拋光、滾壓都旨在消除由于機(jī)加工過程而引起的表面缺陷和抵消有害的拉應(yīng)力，從而改善零件的表面屬性。表面滾壓同樣可以導(dǎo)入壓應(yīng)力，但往往受限于圓柱形的幾何形狀；而拋丸／噴丸強(qiáng)化無(wú)形狀限制，且最經(jīng)濟(jì)有效，強(qiáng)化效果相當(dāng)顯著。

以下試驗(yàn)說明了殘余應(yīng)力對(duì)疲勞壽命的影響。一個(gè)飛機(jī)機(jī)翼制造商，對(duì)其中一個(gè)蒙皮緊固件進(jìn)行試驗(yàn)，該零件在工作到其預(yù)期壽命60％的時(shí)候，產(chǎn)生了微裂紋。對(duì)該裂紋發(fā)生部位進(jìn)行拋丸／噴丸強(qiáng)化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該緊固件的抗疲勞壽命延長(zhǎng)了300％，即使在減少了橫截面厚度的情況下都沒有再發(fā)生裂紋延展或進(jìn)一步擴(kuò)大。

焊接

焊接后會(huì)產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力，因?yàn)楹附邮窃诤附硬牧咸幱谌刍癄顟B(tài)進(jìn)行的，那時(shí)是材料最熱、最膨脹外擴(kuò)的狀態(tài)。然而再將其與表面溫度低很多的基體材料相接合。焊料迅速降溫，并試圖在降溫過程中收縮。由于焊料已經(jīng)與比它溫度低且更強(qiáng)大的基體材料接合，所以無(wú)法實(shí)現(xiàn)快速收縮。其結(jié)果就是焊料實(shí)際上是被基體材料“拉伸”開。受熱區(qū)域是殘余拉應(yīng)力集中的部位，也是失效經(jīng)常發(fā)生的部位。焊接補(bǔ)充材料、化學(xué)成分、幾何形狀、致密性等的不一致性，會(huì)加劇殘余拉應(yīng)力的提高，從而加速疲勞失效的發(fā)生。拋丸／噴丸強(qiáng)化能有效地抵消掉焊接在受熱區(qū)域引起的，會(huì)導(dǎo)致失效的殘余拉應(yīng)力，使由材料表面由原來(lái)的拉應(yīng)力狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閴簯?yīng)力狀態(tài)。

由焊接、熱應(yīng)力釋放合拋丸／噴丸強(qiáng)化所引起的一系列殘余應(yīng)力之有趣變化。焊接造成的拉應(yīng)力加之零件服役后所承受的載荷應(yīng)力，會(huì)共同急劇加速焊接部位的早期失效。

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如果對(duì)焊接部位在1150F（620攝氏度）下進(jìn)行持續(xù)1小時(shí)熱應(yīng)力釋放，表面的殘余拉應(yīng)力就會(huì)降至零，從而改善該區(qū)域的疲勞屬性。

如果用拋丸／噴丸強(qiáng)化來(lái)代替熱應(yīng)力釋放，也會(huì)同樣甚至更好地將材料表面的殘余拉應(yīng)力狀態(tài)轉(zhuǎn)變成殘余壓應(yīng)力狀態(tài)，這會(huì)顯著且有效地阻止疲勞裂紋形成和延伸。

最佳的工藝工序是，焊接后先進(jìn)性應(yīng)力釋放再進(jìn)行噴丸強(qiáng)化。應(yīng)力釋放可軟化焊接材料，從而能最大可能性地產(chǎn)生一個(gè)更深的壓應(yīng)力層。

美國(guó)焊接學(xué)會(huì)（AMS）手冊(cè)提醒，如果鋼結(jié)構(gòu)如以下所描述的承受疲勞載荷，就需要考慮焊接引起的殘余拉應(yīng)力，“結(jié)構(gòu)件里的局部應(yīng)力可能是完全由外部載荷引起，也可能由外部載荷和殘余應(yīng)力聯(lián)合影響而導(dǎo)致的。殘余應(yīng)力是非循環(huán)性的，但它會(huì)或增加或抵消外部交變應(yīng)力應(yīng)力。因此，在預(yù)計(jì)會(huì)遭遇交變應(yīng)力應(yīng)力的焊接部位導(dǎo)入一個(gè)殘余壓應(yīng)力是有益的?！?span style="FONT-SIZE: 11pt">

利用拋丸／噴丸強(qiáng)化來(lái)改善焊接零件的抗疲勞屬性和延緩、阻滯應(yīng)力腐蝕裂紋形成已被以下機(jī)構(gòu)確認(rèn)證實(shí)：

美國(guó)機(jī)械工程師學(xué)會(huì)

美國(guó)船舶局

美國(guó)石油協(xié)會(huì)

美國(guó)國(guó)際腐蝕工程師協(xié)會(huì)

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磨削

一般情況下，磨削過程中由于局部受熱，會(huì)引起拉應(yīng)力形成。金屬與磨料介質(zhì)接觸，會(huì)局部產(chǎn)生熱，從而試圖擴(kuò)展。受熱的材料弱于周圍金屬，在冷卻時(shí)，壓力屈服的金屬試圖收縮，而周圍金屬阻止了這一收縮，從而引起殘余拉應(yīng)力。任何程度的殘余拉應(yīng)力都會(huì)負(fù)面影響疲勞壽命，促發(fā)應(yīng)力腐蝕裂開

不同磨削工藝產(chǎn)生的殘余拉應(yīng)力。一塊1020，150－180BHN碳化鋼（焊接過和未焊接過），進(jìn)行過度磨削和常規(guī)磨削。顯示過度磨削加工會(huì)導(dǎo)致高表面拉應(yīng)力，且更深的拉應(yīng)力層。磨削后的拋丸／噴丸強(qiáng)化，能將原先的殘余拉應(yīng)力狀態(tài)扭轉(zhuǎn)成殘余壓應(yīng)力狀態(tài)。

電鍍

很多零件在鍍鉻和化學(xué)鍍鎳前先經(jīng)過拋丸／噴丸強(qiáng)化，以抵御電鍍對(duì)于疲勞壽命的有害影響。疲勞點(diǎn)蝕常發(fā)生于脆性表面、氫脆性或殘余拉應(yīng)力引起的微裂紋。由鍍硬鉻產(chǎn)生的細(xì)小裂紋。在疲勞載荷下，這些微裂紋在基體材料里會(huì)向四周延展，最后導(dǎo)致疲勞失效。

如果基體材料預(yù)先經(jīng)過拋丸／噴丸強(qiáng)化，電鍍產(chǎn)生的疲勞裂紋沿基體材料衍伸的可能性就大大降低。微裂紋在基體材料內(nèi)延展開；右圖顯示的是當(dāng)經(jīng)過拋丸／噴丸強(qiáng)化后，導(dǎo)入的壓應(yīng)力層阻止了微裂紋向周圍的衍伸、擴(kuò)展。

對(duì)于需承受交變應(yīng)力的零件，建議在電鍍前先進(jìn)行拋丸／噴丸強(qiáng)化，以改善零件的疲勞屬性。對(duì)于在動(dòng)態(tài)載荷下，要求無(wú)限壽命的零件，聯(lián)邦規(guī)格QQ－C－320和MIL－C－26074明確規(guī)定，鋼制零件在鍍鉻和化學(xué)鍍鎳前必須先經(jīng)過拋丸／噴丸強(qiáng)化。

陽(yáng)極氧化

硬質(zhì)陽(yáng)極氧化是拋丸／噴丸強(qiáng)化以改善涂層材料抗疲勞性能的另一種應(yīng)用。其功能優(yōu)勢(shì)與電鍍相類似，都是基體材料在陽(yáng)極處理前進(jìn)行拋丸／噴丸強(qiáng)化。

等離子噴涂

等離子噴涂主要用于要求高耐磨性的情況下。在等離子噴涂前對(duì)基體材料進(jìn)行預(yù)拋丸／噴丸強(qiáng)化，被證實(shí)為能有效提高抗疲勞強(qiáng)度的方法。等離子噴涂工藝后進(jìn)行拋丸／噴丸強(qiáng)化，則能改善表面光整度和致密性。