海洋环境的复杂性导致海工钢的使用寿命极短,在海工钢的服役过程中,疲劳损伤、摩擦磨损和腐蚀等都是开始于材料表面,可以说材料表面状况决定材料的使用寿命。而喷丸强化作为一种成熟的表面改性工艺,可以使材料表面性能得到增强,进而改善材料的使用性能和使用寿命。因此研究喷丸工艺对海工钢表面性能的影响情况,对延长海工钢使用寿命具有重要意义和使用价值。本文选择E690海工钢作为研究对象,基于常规喷丸和超音速喷丸两种喷丸工艺对E690海工钢进行喷丸强化试验,通过检测试样表面性能及表层塑性变形、晶粒细化等情况,研究喷丸对表面性能的影响及两种喷丸工艺的优劣。基于丸粒流场仿真和喷丸试验,确定喷丸试验过程中的喷丸高度为160 mm,喷射角度为垂直于受喷面,重点研究质量流量和喷丸时间两个工艺参数对强化效果的影响。根据相关工艺参数进行丸粒的速度仿真分析及实际喷丸过程的丸粒速度检测,表明超音速喷丸的丸粒速度可以达到90 m/s-100 m/s,约为常规喷丸的2倍,且超音速喷丸对丸粒有更强的收束作用,强化效果优于常规喷丸。基于里氏硬度计、粗糙度测量计和XRD射线衍射仪等设备对两种喷丸工艺不同工艺参数强化后的表面硬度、表面粗糙度、残余应力进行检测和对比分析。结果表明,喷丸强化可以增强试样表面硬度,常规喷丸提升幅度为12%,而超音速喷丸到达了20%;常规喷丸使试样的表面粗糙度增加了5μm左右,而超音速喷丸增加幅度较略低,为4.5μm左右;常规喷丸残余应力最大为321.2 MPa,超音速喷丸对表面残余应力的强化效果更强,残余应力最大达到了556.6 MPa。基于显微硬度计、扫描电镜等设备对两种喷丸工艺不同工艺参数强化后的试样强化层进行显微硬度梯度和组织形貌进行检测的对比分析。结果表明,随着喷丸时间的延长,强化层逐渐加深,塑性变形和晶粒细化程度逐渐加强。显微硬度梯度变化曲线表明,超音速喷丸强化层深度比常规喷丸深20μm,显微硬度最高值比常规喷丸高50 HV;同时组织形貌显示,常规喷丸在强化90s时,强化层出现微裂纹,而超音速喷丸强化120s时开始出现微裂纹,强化90s时,晶粒尺寸到达纳米级。对比研究两种喷丸工艺对E690海工钢强化效果的影响可知,超音速喷丸的强化效果优于常规喷丸。两种喷丸工艺均随着喷丸时间的增加,表面硬度逐渐增强,表面粗糙度逐渐降低,表面残余应力逐渐增大,强化层形貌和塑性塑性形变程度逐渐优化,且均在90s时达到最佳强化效果;对比质量流量对表面性能的影响,质量流量为4 kg/min时的强化效果更稳定,对强化层和塑性变形的强化效果优。