加工产生的残余应力是否总是对性能有害？
从工程和冶金学的角度来看，加工产生的残余应力并非普遍有害；其对性能的影响完全取决于具体情境，并与部件服役载荷相关的应力性质（拉应力或压应力）、大小、深度及分布密切相关。认为所有残余应力都有害的简单化观点，可能会导致错失提升性能的机会。
残余应力的双重性质
有害的拉伸残余应力
在绝大多数情况下，表面及近表面的拉伸残余应力是不受欢迎的且极具危害性。它们作为一种预加载荷叠加在服役载荷之上，有效降低了疲劳强度，并促使裂纹萌生和扩展。这对于承受循环载荷的部件至关重要，例如应用于航空航天或汽车领域的部件。此外，拉伸应力会加速敏感环境下的应力腐蚀开裂（SCC），并降低薄壁结构的屈曲稳定性。这些应力通常源于产生过量热量的激进加工，导致表面材料屈服，随后在冷却时发生塑性收缩，从而处于拉伸状态。
有益的压缩残余应力
相反，表面的压缩残余应力通常是有意引入以增强性能的。在裂纹萌生之前，施加的拉伸服役载荷必须先克服压缩应力。这显著提高了疲劳寿命、抗裂纹扩展能力，并能增强对某些形式磨损和微动磨损的抵抗力。
喷丸强化、渗氮和激光喷丸等工艺专门设计用于在表面形成深层压缩应力层。甚至某些受控的加工和磨削工艺，当配合正确的刀具几何形状和参数进行优化时，也可被工程化为在表面留下净压缩应力状态，从而将潜在问题转化为性能优势。
控制残余应力的加工策略
现代加工的目标不一定是消除所有残余应力，而是对其进行管理。对于关键部件，这涉及：
优化的加工参数：使用锋利的刀具、正前角、高压冷却液以及适当的进给量和转速，以最大限度地减少热量产生和塑性变形，从而降低拉伸应力的大小。
加工后去应力处理：这是一个至关重要的热处理步骤，特别是在粗加工之后，旨在均匀化并降低零件在最终加工前的整体应力水平。
有意的应力工程：对于最终工序，选择已知能产生有益压缩应力的工艺，或在加工完成后指定如喷丸等二次工艺。
结论：情境为王
因此，断言加工引起的残余应力总是有害的是不正确的。关键在于首先定义部件的性能要求。对于非关键的静载荷支架，残余应力可能无关紧要。然而，对于由Inconel 718制成的旋转涡轮盘或承受动态载荷的悬挂部件，残余应力状态是一个关键的质量属性，必须加以严格控制，并且通常需要通过工程设计使其呈压缩状态。其精髓在于理解这种双重性并相应地指定制造工艺。
