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疲勞與韌性的秘密：金屬中隱藏的殘餘應力究竟是什麼？
金屬工藝中，peening是一個重要的表面處理過程，常透過機械方式改善金屬的物理特性。這一過程主要透過槌擊、噴射小顆粒（如shot peening）、聚焦光束（如激光peening）來實現。近期更出現了使用水柱衝擊（水射流peening）和氣蝕噴射（氣蝕peening）的方法。可以說，peening的技術演變不斷，對金屬的疲勞性及韌性有著深遠的影響。
Peening過程的主要目的是透過塑性變形，在金屬表面產生殘餘的壓縮應力，同時在內部誘發拉應力。
這些殘餘應力的產生與加強金屬的耐疲勞性密切相關。金屬表面存在的壓縮應力，可以有效阻止裂紋的擴展，因為在一個壓縮環境中，裂縫不易生長。然而，這種方法的有效性卻以較高的內部拉應力為代價。值得注意的是，儘管內部拉應力較高，金屬的疲勞特性卻因此改善，這是因為金屬表面的應力通常高於其內部的應力。
在peening的冷加工中，金屬表面的硬度會增加，這對於防止表面裂紋的形成及提高耐磨性大有裨益。
此外，peening也能促進材料的應變硬化，使金屬中的位錯數量增加，這進一步抑制了塑性變形的發生。因此，材料即便在超出其彈性屈服強度的情況下，仍能顯示出更強的彈性行為。
可觀察的殘餘應力
經由peening產生的殘餘應力不僅能改善金屬的強度，還能用於各種工業應用之一。例如在汽車修理及定制加工中，peening經常用來對薄鋼板施加拉伸力，使其形成曲面。在這過程中，可以利用手持的peening槌或機械輔助的方式進行操作。
在工業運作中，進行peening可用於平整鋼帶以消除交叉曲率，這一技術尤其重要。
焊接後的peening應用
在焊接過程中，peening也被用來幫助減輕在焊接金屬及周圍基材冷卻過程中產生的拉應力。儘管單靠peening減少的拉應力較微小，且僅限於焊接表面，仍不得不小心以免對材料強度造成影響，尤其是在焊接程序的合格測試過程中，每一步驟都須謹慎考量。
手工peening的動作雖然能夠改善焊接質量，但由於會提高焊接區的硬度，這使得在許多標準和規範中，peening被視作不合格的工序。因此，任何焊接過程中的peening都應建立在檢驗合格的焊接程序上，並進行充分測試。
歷史背景與金屬加工
peening的歷史可以追溯到古時，早在公元前2700年，職人們就已經開始使用鍛打技術來強化金屬部件。在古希臘，工匠用此方法加強盔甲，而中世紀則應用於製作武器。進入工業革命與19世紀，更多的科學研究開始聚焦於金屬疲勞行為，導致了日後peening工藝的進一步發展。
Shot peening的進步促使其在21世紀的航空工業中，開啟了一個嶄新的技術進程。
到20世紀，同時期出現了激光peening等高科技處理方法，使得金屬部件的表面可以獲得前所未有的強度和韌性。這些技術的進步不僅改進了材料的特性，也推動了整個行業的發展。
結論
金屬的peening過程展示了材料科學的深奧與廣博，不同的方法燃起了無數工業創新的燭火。當下，隨著科技的不斷進步，peening的機制和應用領域將會被進一步探索和擴展。正如探索金屬中的殘餘應力所需的深度理解，未來的金屬工藝又將如何被重新定義與演變呢？
