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工業生產上廣泛應用著多種表面強化方法。但如何估算表面強化件的疲勞強度有限元分析，在理論上沒有很好解決。
表面強化處理會造成一系列的效應，都可能影響零件的疲勞強度。這些效應主要有如下三類：(1)表面層組織結構的變化；(2)表面形成殘余應力場；(3)表面粗糙度的變化；(4)我們認為，對表面強化件疲勞強度的分析，必須綜合考慮各種效應的影響(綜合效應理論)。
對于表面無殘余應力的零件，其疲勞失效判據可寫成：a>aw。其中，aw為材料的疲勞極限。而且其疲勞往往源于表面，對于表面強化件，當其受力時，從表面至心部各處的局部應力是不同的。零件各點的疲勞抗力(局部疲勞極限)也是不同的。
隨著強化工藝的不同，表面強化零件的疲勞源可能在表面，也可能在內部。本文將著重討論疲勞源在內部時，表面強化零件的疲勞強度問題。
選用20Cr，40Cr及30CrMo鋼，其化學成分如表所示，加工成10x15x50(跨距為40)mm的三點彎曲試樣，并經熱處理及噴丸、碳氮共滲及滲氮三種表面強化處理。
采用逐層電解拋光，用X射線兩點法測定了殘余壓應力沿層深的分布。根據試驗結果，確定殘余壓應力場C(RsF)深度20。對所有試樣測定顯微硬度沿層深的分布，確定硬度達到心部硬度的強化層或滲層(全滲層)厚度瓦。進行三點彎曲疲勞試驗，其應力比R=0.005用升降法確定了5x106周的疲勞極限(用應力最大值表示)稱為表象疲勞極限。
噴丸、淺層碳氮共滲及氮化處理試樣的殘余應力場有相似的特點：隨深度增加，cRS增加，到達最大值后逐漸減小。深層碳氮共滲試樣的殘余應力場比較復雜。
得到如下規律：
(1)表面強化能提高表象疲勞極限。
(2)未經表面強化的試件，疲勞裂紋都萌生于表面，而表面強化件疲勞裂紋萌生的位置可能有三種情況：疲勞裂紋萌生于試件內部，在殘余壓應力層下面的殘余拉應力區域。本文研究的大部分試件都是如此0<25<z。，裂紋萌生于強化層內部的殘余壓應力區域內，如滲層較厚的碳氮共滲試件及氮化試樣。Zs=0，即裂紋萌生于表面，如No.5，No.8，No.10等噴丸試樣。這可能是噴丸過度造成表面粗糙度增加或表面惡化(出現微裂紋)所致。若將其中一些試樣的表面電解拋光，其疲勞裂紋萌生位置又推到內部殘余拉應力區中(No.6，No.9，No.11)。
(3)表面強化效果與裂紋萌生位置有關，當Zs>Zo時，強化效果最好。比較No.5與No.6，No.10與No.11，No.8與No.9，No.16與No.17的wa，可明顯看出，當Zs>z時，wa值較高。
(4)碳氮共滲的強化效果優于噴丸。但深層碳氮共滲(No.17)與淺層No.16相比，由F其裂紋萌生于強化層內(0<Zs<Zo)，雖然滲層較厚，其強化效果反而較差。氮化(No.24)雖然在表層造成硬度很高的滲層，但由于其裂紋萌生于強化層內，其強化效果反不如噴丸(No.23)。
對于內部起裂試樣，疲勞源處的殘余應力不大，它的作用可看作是與載荷應力的簡單疊加。表面殘余應力場中殘余壓應力部分可以通過實測得到，因此當疲勞源位于殘余壓應力區內時，s可直接確定。但多數疲勞源都位于殘余拉應力區內，此時須通過計算后得到。三種試樣的疲勞行為鋼噴丸試樣同一熱處理狀態的試樣，只要疲勞源位于內部，其wal基本相同。
研究表明，疲勞源位于形變層以下，那里除了形成殘余(彈性)拉應力之外，不產生任何組織結構變化.因此，疲勞源位于內部時的可以認為是材料的特征參量，并建議將其稱為內部疲勞極限，其值可取各的平均值。相對于wa，未噴丸件(表面電解拋光，殘余應力小于40MPa，其疲勞都源于表面)的兩種狀態試樣的比值很接近。
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