喷丸强化对疲劳裂纹萌生和扩展的影响

试验结果表明，三个钢种在不同的组织状态下进行喷丸处理，其N_i都有显著提高，其中尤以淬火低温回火的20SiMn2MoVA钢最为突出，N_i提高8～11倍。表4的数据表明，喷丸后，在试样表面形成了残余压应力，从而大幅度延长疲劳裂纹萌生的时间。20SiMn2MoVA喷丸后，表面形成-900MPa的残余压应力，比相同工艺喷丸的35CrMo、50CrMo的残余压应力高得多，因而对提高N_i的作用也最显著。除残余应力的作用外，喷丸在试样表面造成的形变强化对抑制疲劳裂纹萌生的作用也不可忽视。各种试样（包括带有脱碳层的试样）喷丸后，表面硬度都有明显提高，对形成疲劳源也不利。

图4说明，喷丸对疲劳裂纹扩展阶段的影响虽不及对疲劳裂纹萌生期影响那么大，但也是有较明显作用的。由于Paris公式不适用于裂纹扩展初期。我们以裂纹深度a与裂纹扩展速率绘制出曲线（图6），用以分析喷丸对的影响。从图6可以看出，在疲劳裂纹扩展初期，喷丸有明显的阻止裂纹扩展效果；随着裂纹尺寸增大，这种作用减弱，并逐渐消失。这可以用残余应力的作用予以解释。裂纹刚萌生时，尺寸较小，裂纹尖端位于喷丸形成的压应力场内，实际承受的拉应力场会有一定程度的下降。作用在裂纹尖端的有效应力强度因子ΔK相应减小，因此降低。裂纹增大后，虽然裂纹深度超越了喷丸形成的残余压应力分布深度，但由于试样两侧喷丸强化层的压应力的牵制作用，仍是较低的。随着裂纹深度继续增大，裂纹尖端的拉应力越来越大，因此裂纹尖端反复经受较大的应变，致使应力松弛，残余应力逐渐释放，因此值也越来越接近未喷丸试样。20SiMn2MoVA钢屈服强度较高，不仅在裂纹扩展初期降低的幅度大，而且延缓了残余压应力的衰减，因此的回升速度较慢。(www.xing528.com)