机械零件在工作中的失效，主要表现为零件表面的磨损、裂纹、蚀孔等，这些缺陷多发生于零件的表面和近表面，或者从表面开始扩散，最终导致零件断裂，使机器无法正常工作。机械零件表面强化技术能够提升零件表面性能，减少磨损、裂纹、蚀孔等缺陷的发生，对延长机械设备的使用寿命具有重要意义，在机械维修中得到了广泛应用。
零件表面强化技术包括冷作强化技术、真空熔结技术、激光表面强化技术等。本文将重点介绍应用广泛的冷作强化技术。冷作强化利用金属的塑性特点，在一定条件下使金属表面在外力作用下产生塑性变形和表层组织结构的改变，而不破坏金属整体形状，硬化层深度可达0.5～1.5mm。常用的冷作强化技术有射丸、滚压及敲击等。
机械设备中许多零件在重复、交变动载荷下工作，其失效多由材料疲劳引起。零件经堆焊、电镀等修复后，疲劳强度和使用寿命常有不同程度下降。因此，对某些重要零件，在堆焊、电镀修复后，需要进行冷加工表面强化处理，以提高零件的疲劳强度。冷作强化使零件表层产生残余压应力，当零件承受交变载荷时，只有拉应力与残余压应力抵消后仍超过疲劳极限，才有可能发生断裂，从而大大提高零件的疲劳强度。
冷作强化技术主要包括以下几类：
1.滚压强化：滚压通常用于轴类零件表面加工，也可用于内孔表面加工。通过硬滚子对零件表面滚压，形成紧密的冷作硬化层，降低表面粗糙度，强化表面。滚压加工虽能大幅降低表面粗糙度，但对尺寸和形状精度的提升有限。滚压前，零件各部精度应符合要求。滚压后表面产生残余压应力，减少切削痕迹等缺陷，降低应力集中程度，疲劳强度通常提高10%～20%。例如，曲轴、转向节轴等零件常在机加工中安排圆角滚压工序。
2.挤压强化：挤压强化利用挤刀或钢球等工具对工件表面施加力，使其产生塑性变形，形成冷硬层或残余应力，以提高硬度和强度。挤压强化主要用于内孔加工，通过推力或拉力完成。例如，钢球挤压内孔时，需保证孔的轴线直线度。挤压过盈量需根据材料、孔径和壁厚确定，过小则无法达到要求，过大则会导致表面损伤。挤压过程中需使用润滑剂，如钢用机油加石墨。
3.射丸强化：射丸包括喷丸和抛丸两种形式。喷丸通过压缩空气将小铁丸高速喷向零件表面，产生屈服，形成残余压缩应力层。抛丸通过旋转圆盘将小铁丸抛向零件表面。射丸强化可提高零件疲劳强度，改善表面性能。
4.敲击强化：敲击强化适用于花键槽、焊缝、圆角等部位。通过气铆枪等工具敲击，可显著提高焊缝疲劳强度。例如，敲击机架纵梁焊缝两侧，可使疲劳强度提高2～4倍。
5.水流喷射强化：水流喷射强化通过高速水流喷射软钢表面，达到强化、防腐的目的。其优点是覆盖性好，表面均匀光滑，残余应力分布较浅，且成本较低。水流喷射强化系统通常包括水泵、蓄水池和喷射管等设备，处理时间视情况而定。
表面冷作强化技术已广泛应用于齿轮、弹簧、链条、叶片、车轴等机械零件，特别适用于有缺口的零件及零件的截面变化处、圆角、沟槽及焊缝等部位。例如，弹簧经喷丸强化后，可消除热轧和热处理时在边楞上留下的缺陷和脱碳影响，显著提高疲劳强度。对于表面有凹坑、凸台、划痕等缺陷或表面脱碳的工件，通常选用较大的弹丸，以获得较深的压应力层，使表面缺陷造成的应力集中减小到最低程度。
