表面喷丸是提高机械零部件疲劳寿命和使用可靠性的有效手段,高能机械喷丸已经在多种材料表面实现了制备纳米结构表层,达到了表面强化效果;空化水喷丸是新近开展的新技术,在国内尚没有研究报道;研究两种喷丸工艺条件对16MnR焊接接头的影响,对在国内开展这项研究与应用具有重要意义。本文对16MnR焊接接头试片进行两种喷丸试验研究,利用金相显微镜、扫描电镜、硬度测试以及X射线衍射等方法对不同时间纳米化后的材料组织形貌、变形层硬度以及晶粒尺寸进行了分析。对空化水喷丸处理的试样进行残余应力和表面粗糙度分析。结果表明:机械喷丸120 min后试样表面组织已经纳米化,微晶尺寸达到47 nm。随着喷丸时间的延长,表层微晶尺寸细化不明显。喷丸试样表面形成塑性变形层,塑性变形层的深度随着喷丸时间的增加,自表面向心部逐渐加深,最厚可达120μm。表面纳米化试样的表层显微硬度随着喷丸时间的增加而增大,当喷丸时间120 min时,其显微硬度最高,三区硬度约为母材400 HV、热影响区425 HV、焊缝460 HV。空化水喷丸后的材料表面硬度呈现出中心硬度最高,随着距中心距离的增加,表面硬度呈减小趋势。随着空化水喷丸时间延长,表面硬度增加,但是时间过长表面损伤严重。空化水喷丸10min到40min母材表面粗糙度由0.205增加到0.380,增加较缓慢,但是喷丸50min表面粗糙度为0.615,水喷丸40min为一个最佳的喷丸时间工艺参数。空化水喷处理后的材料的表面形貌变化很小,只有很细微的冲蚀加工痕迹,表面不发生粗化,与机械喷丸相比,处理后带来的损伤也很小。