表面状况包括切口、加工刀痕、残余应力、氧化、腐蚀及脱碳等。零件或试样表面即使出现细微的伤痕也会使其疲劳极限显著下降。

对于机械加工试样或零件来说，不能简单地把表面粗糙度看作应力集中来解释粗糙加工表面疲劳强度的降低，实际问题要比这复杂得多。金属切削还会使制件表面层的性质有重大改变。例如，车床加工时，制件内引起残余应力；机械加工之后，表面层内有应变硬化存在等。从以往的研究来说，金属的切削加工不仅是一个使制件得到一定尺寸和形状的过程，而且和热处理一样，对于金属的性质（或者更正确地说，对于制件表面层的性质）也有很大影响。制件的疲劳强度多由表面层的性质决定，因此，切削用量和切削工具的几何形状等与切削加工有关的因素，显然都会对疲劳强度产生重要影响。

切削加工对金属的作用是复杂的。切削过程中，在表面层至少可以观察到三个现象，这三个现象会影响金属的疲劳强度。这三个现象是：表面层的塑性变形；表面层的温度提高；表面层的粗糙度。下面分别介绍这些现象。

（1）表面层的塑性变形　通过三个因素影响疲劳强度：

① 应变硬化程度；

② 应变硬化层的厚度；

③ 残余应力的大小。

许多研究结果表明，疲劳极限随应变硬化程度的增加而提高。当应变硬化层没有超过循环应力所引起的弹塑性变形区的厚度时，增加应变硬化层的厚度必然会提高弯曲疲劳极限和扭转疲劳极限。当超过弹塑性变形层的厚度以后，硬化层厚度的进一步增加就不再对疲劳极限有影响。

表面应变硬化所引起的残余应力，在表面均为压应力，在试样中部为拉应力。表面有压缩残余应力，可以提高弯曲疲劳极限和应力集中试样的疲劳极限。但由于试样中部有拉伸残余应力，将降低光滑试样的拉伸疲劳极限。

（2）表面层的温度　机加工时表面温度的提高，通过以下三种因素影响疲劳强度：

① 残余应力的大小；

② 时效程度；

③ 软化程度。

由于表面层温度过高而引起的残余应力，在试样表面为拉伸应力，在试样中部为压缩应力。因此，这种残余应力使原为对称循环的情况变为具有拉伸平均应力的非对称循环，从而使拉压、弯曲和扭转疲劳极限都有所降低。

表面硬化层在中温下发生时效，将使疲劳极限提高。但温度过高反而使表面硬化层软化，从而使疲劳极限降低。

（3）表面加工粗糙度　机加工后表面的凹凸不平使疲劳强度降低，表面愈粗糙疲劳强度降低愈厉害。它取决于两个因素：

① 切削刀痕的深度；

② 切削刀痕的尖锐程度。

切削加工对疲劳性能的影响较为复杂，可以提高疲劳强度，也会降低疲劳强度。

克拉普琴柯等研究认为，增加切削速度能使制件的冷作硬化层厚度减小，而增加进给量和切削深度则使硬化层厚度增大。它们对应变硬化程度及残余应力大小的影响趋势，也大致与对硬化层厚度的影响相同。

关于表面层温度的增加与切削用量之间的关系，根据奥金格的实验数据可以得到结论：增加切削速度及进给量会使制件表面温度降低，增加切削深度则使表面温度升高。因而，增加切削速度和进给量将减小残余应力的数值，减小时效程度及软化程度。增加切削深度则相反。

最后，表面粗糙度将因切削深度的增加而改善，因切削速度和进给量的增加而增大。

试样的制备工艺对疲劳强度影响甚大。很多人考虑此问题时，往往只考虑表面粗糙度的影响。从上面的分析可知，切削加工工艺不但改变制件的尺寸形状，而且也同时改变制件性质。因此，在制定制件加工工艺时，也需要考虑材质方面的要求。

由于加工方法对疲劳强度的影响是多种因素共同作用的结果，而这些因素难以互相分割开来，因此，只能对各种因素的影响进行定性分析，很难定量计算或测定各种因素的单独影响。在疲劳设计中解决实际工程问题时，一般都是使用通过试验得出的表面加工系数线图来解决。