实际服役的焊接结构由于尺寸大、结构复杂往往存在高值的焊接残余拉应力,焊接残余拉应力的存在将削弱超声冲击改善焊接结构疲劳性能的效果,而且直接影响超声冲击处理技术应用于实际焊接结构时的工艺制定。研究表明,通过过载拉伸消除残余拉应力后再进行超声冲击处理,可以显著降低疲劳加载过程中的残余压缩应力释放量,进而大幅提高疲劳寿命。但是,过载拉伸消应力在实际焊接结构的生产制造中难以实施,目前广泛采用热处理消除焊接残余拉应力,然而,关于热处理加超声冲击复合处理对焊接接头疲劳性能影响的研究却未见报道。为此,本文研究了不同热处理方法及不同热处理加超声冲击复合处理对焊接接头疲劳性能的影响。通过疲劳试验测试原始焊态、普通热处理态、真空热处理态非承载纵向角接接头的疲劳性能,结果表明:热处理保温时间为2h时,与原始焊态相比,焊接接头经过普通热处理后平均疲劳强度降低3%,而经过真空热处理后平均疲劳强度提高12%,且外加载荷应力范围越小,提高效果越明显。通过残余应力测试、力学性能检测及微观组织分析发现:焊接接头经过普通热处理后,虽然焊接残余应力的消除有利于疲劳寿命的提高,但是由于材料软化和表面氧化脱碳均会导致疲劳寿命降低,三者综合的结果,最终导致疲劳寿命相较于原始焊态有所降低;虽然真空热处理也会引起材料软化,但由于不发生表面氧化脱碳,使得焊趾表面质量较好,不发生微裂纹和凹坑等热处理缺陷,加上焊接残余应力的消除最终导致疲劳寿命相较于原始焊态有所提高。通过疲劳试验、力学性能检测、残余应力测试及微观组织分析探讨了热处理加超声冲击复合处理对焊接接头疲劳性能的作用机制,结果表明:普通热处理加超声冲击相较于直接超声冲击,虽然焊接残余应力有所消除,但由于材料软化使超声冲击产生的残余压应力降低,并且表面氧化使形成叠型缺陷的风险提高,导致疲劳性能有所降低,且随热处理保温时间延长,疲劳性能降低得越明显;真空热处理加超声冲击虽然也存在软化现象,但由于焊接残余拉应力的消除及材料表面不发生氧化现象,相较于直接超声冲击疲劳寿命有所提高,应力范围为260 MPa的疲劳寿命提高了59.4%,且疲劳破坏位置由焊趾转移到母材或焊根。