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本文以高速列车转向架用SMA490BW钢作为试验材料,采用超声冲击技术对SMA490BW钢焊接接头进行处理,并利用超声疲劳系统测定试样的疲劳寿命。通过设计对比试验,系统分析应力集中、晶粒细化、残余应力等因素对转向架用SMA490BW钢焊接接头超高周疲劳的影响,并得出占据主导作用的因素。借助扫描电镜分析试样的疲劳失效模式,借助金相显微镜、应力分析仪等,探究超声冲击转向架焊接接头表面塑性变形及残余应力变化的规律。最后探究循环冷却水对试样端部造成冲刷腐蚀的机理。试验得出的主要结论如下:(1)残余应力的影响:焊态试样在低温热处理前后的平均疲劳寿命分别为0.26×107周次和0.21×107周次,残余拉伸应力的作用不明显;冲击态试样热处理前后的平均疲劳寿命分别为7.86×107周次和6.84×107周次,降幅达13.0%。说明残余压应力对接头疲劳寿命的贡献为13%。(2)晶粒细化的影响:试样焊趾表层晶粒细化后的平均疲劳寿命为2.35×107周次,较晶粒未细化试样的1.68×107周次,其疲劳寿命提高了42.4%。将试样的焊缝余高磨平,并进行不同时间的超声冲击后发现,20min对应的平均疲劳寿命为1.53×107周次,相比15min的0.63×107周次,疲劳寿命提高了142.9%。(3)应力集中的影响:在相同冲击参数的作用下,分别采用全覆盖冲击与局部冲击处理试样,其平均疲劳寿命分别为2.61×107周次和2.92×107周次,说明局部冲击的效果优于全覆盖冲击。焊态试样的平均疲劳寿命仅为0.26×107周次,经过线切割降低焊趾处的应力集中系数后,平均疲劳寿命可提高至1.71×107周次。完全磨平焊缝余高后的平均疲劳寿命甚至可达22.46×107周次,相比原始焊态试样提高了上百倍,但仍然低于母材试样的疲劳寿命。(4)三因素共同作用:改善应力集中、细化表层晶粒、引入残余压应力对焊接接头延寿的贡献比分别约为58%、29%和13%。(5)焊接接头的疲劳失效大多始于焊趾表面,经超声冲击处理后,疲劳裂纹可能由材料表面转向内部缺陷萌生。疲劳断口形貌均呈准解理断裂机制。超声冲击处理不改变焊接接头的疲劳失效机理。(6)原始试样表层的显微硬度约为180HV。在1.5A的冲击电流下,冲击时间5min、10min、15min、20min相对应的塑变层深度分别为150μm、260μm、320μm、360μm;相对应的表层最高显微硬度分别为275HV、283HV、290HV、310HV。随着冲击时间的增加,焊趾表面的横向残余压应力值单调递减,纵向残余压应力值则先增大后减小。低温热处理(200℃/2h)后,各组冲击态试样表层的残余压应力值下降明显,但应力的降幅不一。(7)在加载条件下,疲劳试样发生弹性应变,基体金属与附着其上的流体进行相对的高速运动。两者间的高频冲击扰乱了原有的层流状态,致使试样端部湍流的产生。湍流条件下的冲刷腐蚀是电化学腐蚀与流体冲刷磨损交互作用的结果。