微粒子喷丸处理后材料表面具有高质量的表面光洁度,同时还能显著提高材料疲劳强度,是一种优良的表面处理工艺,具有广阔的应用前景,但微粒子喷丸处理对材料疲劳性能和破坏行为的研究尚不充分。因此,有必要对微粒子喷丸在工艺最优化选择、疲劳强度影响因素评估以及变幅载荷下的寿命预测等方面展开研究。本文以EA4T车轴钢为试验材料,首先,进行了9种不同喷丸强度或覆盖率的微粒子喷丸处理以及两种抛光后处理,研究了表面处理工艺对喷丸试样表面性能和疲劳强度的影响规律;其次,采用550℃保温4 h和250℃保温2 h两种回火工艺对微粒子喷丸EA4T车轴钢表面性能进行改变,分析测试了回火工艺对微粒子喷丸试样表面性能和疲劳强度的影响,并对微粒子喷丸EA4T车轴钢疲劳强度影响因素进行了评估;最后,研究了变幅载荷对微粒子喷丸试样的影响,跟踪分析了微粒子喷丸试样在4种恒幅载荷和4种变幅载荷下表面残余应力和半高宽的松弛过程,研究了变幅载荷下微粒子喷丸试样与未喷丸试样的疲劳强度变化。主要结论如下:（1）随着微粒子喷丸强度或覆盖率的提高,喷丸对EA4T车轴钢表面性能的影响逐渐增大,但各工艺之间影响差异较小;微粒子喷丸处理使得未喷丸试样的疲劳极限得到明显提升,但不同喷丸工艺对疲劳极限的影响差异较小;两种抛光后处理有效降低了微粒子喷丸试样表面粗糙度,但也抛除了表层一定深度的残余应力和加工硬化层,其疲劳强度降低;微粒子喷丸及抛光工艺都没有改变试样疲劳破坏机制,疲劳裂纹均在试样表面萌生。（2）微粒子喷丸试样表面存在残余压应力和加工硬化层,且表面晶粒尺寸得到明显细化。回火处理使得微粒子喷丸试样表面残余应力和表面组织结构强化层（加工硬化和表面晶粒细化层）特性发生改变,且回火温度越高,残余应力松弛和表层硬度变化越明显,同时550℃保温4 h回火工艺使得表面晶粒尺寸得到明显回复增大。550℃保温4 h和250℃保温2 h两种回火工艺都使得微粒子喷丸试样疲劳极限降低;此外,对微粒子喷丸EA4T车轴钢疲劳强度影响因素进行了定量评估,评估结果认为残余应力和组织结构强化层对疲劳强度的提高分别约为16%和约23.8%,而表面粗糙度则降低了疲劳强度约10%。（3）恒幅载荷作用下,微粒子喷丸试样表面残余应力和半高宽在疲劳加载10周次以后与循环加载周次的对数呈线性关系;变幅载荷作用下,过载使得残余应力和半高宽台阶式松弛,过载后松弛速率降低;过载使得未喷丸试样寿命微幅延长,而使微粒子喷丸试样疲劳寿命降低,但喷丸试样寿命仍高于未喷丸试样;建立了基于疲劳载荷、残余应力松弛和半高宽松弛的微粒子喷丸试样疲劳寿命预测方法,寿命预测误差在工程可接受范围内。