喷丸在目前一些零件的表面处理工艺中得到了广泛应用，其基本原理是在一个完全控制的状态下，将无数圆形介质高速且连续喷射到零件表面，以实现特定目的的冷处理方法。当方法和介质不同时，还有抛丸、喷砂等说法，不过工艺类似，关于它们的区别就不再展开了，本文就以喷丸为代表开展介绍。

我们知道，喷丸时大量高硬度、高速运动的小弹丸撞击零件表面，会产生凹坑，并发生塑性变形，如下图所示。除非原本零件粗糙度就比较高，一般Ra>6.3才有可能出现喷丸后粗糙度变低，大部分应用情况下，经过喷丸后表面的粗糙度都是有所增加的。

一方面，表面粗糙度的增加无疑会降低零件的疲劳强度，这个大家在很多疲劳计算的资料中都可以看到，会有个所谓的“表面粗糙度修正系数”。另一方面，在不改变结构材料和设计的情况下，喷丸也确实是提高零件疲劳强度有效的方法。这是不是哪里有点矛盾？

其实这里就不得不提喷丸的两大强化机理：应力强化和组织强化。

我们知道，零件表面如果处在拉应力的状态下，在循环应力作用下容易发生疲劳失效，特别是表面有缺陷和微裂纹时。而在压应力状态下，即便有裂纹通常也会闭合而不会发生扩展。

喷丸就可以产生这种应力强化，弹丸高速撞击表面后，表层材料发生塑性变形，而内层材料保持弹性。弹丸飞离后，塑性变形层受弹性层约束，形成残余压应力场。该压应力场可抵消外部交变载荷中的拉应力分量，从而抑制疲劳裂纹萌生与扩展。

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零件表面如果存在初始的一些微裂纹，通过喷丸后材料的塑性变形还可以起到闭合裂纹的效果，进一步减小疲劳失效的可能性。从组织强化角度看，喷丸造成的材料表层的塑性变形，会使得材料的微观组织发生变化。经研究发现，喷丸后表面晶粒结构更加细化，位错和微应变的密度也有所增加。位错的重组，还会形成微米级亚晶结构。

在某些情况下，例如奥氏体钢，喷丸处理还可以诱发马氏体相变，从而产生相变强化。这种微观组织的改变使得变形层中的晶体难以滑移，从而阻止了变形层与内部界面之间的滑动。这些效应可以延缓零件表面疲劳裂纹的形成时间，从而提高其疲劳寿命和耐磨性。

以上就是喷丸强化的机理了。一般来说，喷丸后残余压应力的增益会大于由于粗糙度增加而带来的损失，疲劳强度仍能获得显著提升，通过合理的喷丸可提高达20%-60%。不过注意我们这里重点要强调的是合理的喷丸，其实喷丸看似简单，其工艺的设计却非常讲究，弹丸的材料、尺寸、喷丸压力、喷丸角度、喷丸覆盖率、喷丸次数等等对结果都有较大的影响。这里就不再展开了。