Состояние поверхности после механической или тепловой обработки деталей может сказываться на сопротивлении усталости по двум причинам: 1) следы инструмента на поверхности, остающиеся после механической обработки, действуют как концентраторы напряжений с присущими им неблагоприятными проявлениями и 2) образование физико-химических изменений в поверхностных слоях металла после механической, химической или тепловой обработок способно существенно влиять на сопротивление металла усталости как в неблагоприятную, так и в благоприятную сторону.
После того как было установлено, что поверхность деталей — ее качество и механические свойства — является основным фактором, определяющим их усталостную прочность, требования к ней резко возросли. Даже тщательно обработанная поверхность является носителем если не конструктивных (галтель, выточка), то технологических (следы механической обработки) или эксплуатационных (царапины, коррозия) концентраторов напряжений. Опыт эксплуатации машин говорит о том, что потенциальные возможности материалов (особенно высокопрочных) проявляются лишь в том случае, когда качество поверхности детали удовлетворяет высоким требованиям.
Предел выносливости образцов из стали А (табл. 1), поверхность которых не обрабатывали после прокатки, составляет лишь 70% от предела выносливости тонко полированных образцов. Для стали В с более высоким пределом прочности это соотношение еще меньше и составляет лишь 35%.
Даже незначительное механическое повреждение поверхности или ее дефекты могут послужить очагами зарождения усталостной трещины и предопределить преждевременное разрушение детали. Риски и надрезы, являющиеся следами механической обработки, особенно опасны в том случае, когда их направление перпендикулярно главному растягивающему напряжению. Для устранения концентраторов напряжений обычно применяют шлифование, полирование и тому подобные технологические процессы, однако даже после тщательного полирования поверхность детали все же сохраняет микроскопические риски и надрезы.
Отрицательное влияние оказывают и те растягивающие внутренние напряжения, которые возникают вследствие технологических процессов. Даже при нормально проведенном шлифовании неблагоприятные внутренние растягивающие напряжения поверхностных слоев могут достигать значительной величины.