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疲劳与韧性的秘密：金属中隐藏的残余应力究竟是什么？
金属工艺中，peening是一个重要的表面处理过程，常透过机械方式改善金属的物理特性。这一过程主要透过槌击、喷射小颗粒（如shot peening）、聚焦光束（如激光peening）来实现。近期更出现了使用水柱冲击（水射流peening）和气蚀喷射（气蚀peening）的方法。可以说，peening的技术演变不断，对金属的疲劳性及韧性有着深远的影响。
Peening过程的主要目的是透过塑性变形，在金属表面产生残余的压缩应力，同时在内部诱发拉应力。
这些残余应力的产生与加强金属的耐疲劳性密切相关。金属表面存在的压缩应力，可以有效阻止裂纹的扩展，因为在一个压缩环境中，裂缝不易生长。然而，这种方法的有效性却以较高的内部拉应力为代价。值得注意的是，尽管内部拉应力较高，金属的疲劳特性却因此改善，这是因为金属表面的应力通常高于其内部的应力。
在peening的冷加工中，金属表面的硬度会增加，这对于防止表面裂纹的形成及提高耐磨性大有裨益。
此外，peening也能促进材料的应变硬化，使金属中的位错数量增加，这进一步抑制了塑性变形的发生。因此，材料即便在超出其弹性屈服强度的情况下，仍能显示出更强的弹性行为。
可观察的残余应力
经由peening产生的残余应力不仅能改善金属的强度，还能用于各种工业应用之一。例如在汽车修理及定制加工中，peening经常用来对薄钢板施加拉伸力，使其形成曲面。在这过程中，可以利用手持的peening槌或机械辅助的方式进行操作。
在工业运作中，进行peening可用于平整钢带以消除交叉曲率，这一技术尤其重要。
焊接后的peening应用
在焊接过程中，peening也被用来帮助减轻在焊接金属及周围基材冷却过程中产生的拉应力。尽管单靠peening减少的拉应力较微小，且仅限于焊接表面，仍不得不小心以免对材料强度造成影响，尤其是在焊接程序的合格测试过程中，每一步骤都须谨慎考量。
手工peening的动作虽然能够改善焊接质量，但由于会提高焊接区的硬度，这使得在许多标准和规范中，peening被视作不合格的工序。因此，任何焊接过程中的peening都应建立在检验合格的焊接程序上，并进行充分测试。
历史背景与金属加工
peening的历史可以追溯到古时，早在公元前2700年，职人们就已经开始使用锻打技术来强化金属部件。在古希腊，工匠用此方法加强盔甲，而中世纪则应用于制作武器。进入工业革命与19世纪，更多的科学研究开始聚焦于金属疲劳行为，导致了日后peening工艺的进一步发展。
Shot peening的进步促使其在21世纪的航空工业中，开启了一个崭新的技术进程。
到20世纪，同时期出现了激光peening等高科技处理方法，使得金属部件的表面可以获得前所未有的强度和韧性。这些技术的进步不仅改进了材料的特性，也推动了整个行业的发展。
结论
金属的peening过程展示了材料科学的深奥与广博，不同的方法燃起了无数工业创新的烛火。当下，随着科技的不断进步，peening的机制和应用领域将会被进一步探索和扩展。正如探索金属中的残余应力所需的深度理解，未来的金属工艺又将如何被重新定义与演变呢？
