本月写作内容的想法来自我最近参加的一次会议，该会议侧重于改善汽车零部件机械性能的处理工艺。抛喷丸是讨论最广泛的处理方法之一，因为它可以应用于大多数需要优异疲劳强度的零件。其中一位发言者展示了对低合金钢制成的样品进行的一系列疲劳试验的结果，该低合金钢具有经典的“沙漏”形状，提供了一个独特的最小横截面，疲劳裂纹很可能出现，并且不会引起任何应力集中，也就是说，它不会引起任何缺口效应。在充分解释了材料并表示疲劳试验是反向轴向疲劳试验后，演讲者得出结论，抛喷丸处理后，样品的疲劳极限变化(变得更好)不超过10%，这意味着对该钢进行抛喷丸处理不是一个好的解决方案。

事实上，真诚地说，我不止一次协助这样的发言，令我感到惊讶的是，这样的结论是如何得出的。

众所周知，沙漏样品在轴向载荷下具有均匀的应力分布，并且应力值是所施加的力在横截面面积上的比率。考虑抛喷丸处理在材料表面层中引入的残余压应力：是有益的，并将提高表面的疲劳强度，但它们在心部无能为力，因为残余应力场将略微处于拉伸状态。最后，抛喷丸处理的效果会将裂纹萌生点从样品的表面转移到样品的里面，可能与材料的内部缺陷相对应，疲劳极限的益处有限(通常约为10%)。这就一目了然！

如果我们考虑在旋转弯曲疲劳试验中加载相同的弯曲样品，抛喷丸的效果将是明显的：与未处理零件相比，疲劳极限的预期提高应为20%左右，裂纹萌生点将保留在自由表面上，特殊情况除外。

最后，如果像大多数汽车机械零件中常见的那样，具有小圆角半径(或孔或槽)的缺口零件，在应用抛喷丸处理后，结果将更加显著：疲劳极限将远高于未抛喷丸零件，并且提高50%以上的情况并不罕见！

这是由于应力梯度，其特征是弯曲加载的光滑样品和弯曲加载或轴向加载的缺口样品。在这些情况下，靠近表面的残余应力的影响仍然有效，而里面(残余压应力减小，然后变为拉伸)的应力比表面小得多。应力梯度越大，抛喷丸效果就越大。

当感兴趣的部件具有不同的几何形状时，为什么要在轴向疲劳条件下对光滑样品进行抛喷丸有效性测试？结果将毫无意义，也不能给出任何有用的指示。应使用能够再现从表面到心部的应力分布和梯度的缺口样品。

这意味着，连杆、曲轴、弹簧等的抛喷丸优化应通过设计能够在关键细节中再现由施加载荷引起的真实应力场的样品来完成。

这就是我希望在会议上听到的内容。

MFN特约编辑

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