随着我国综合国力的不断提高，铁路作为拉动内需、刺激经济的重要纽带，具有能耗低、速度高、污染轻、运能大等诸多经济优点，越来越受到国家的重视。转向架作为铁路列车的重要组成部分，其抵抗疲劳断裂的能力正随着铁路列车的提速而面临更大的挑战，作为转向架基本连接形式的焊接更是如此。本文以16MnR这种转向架常用的低合金钢作为试验材料，研究经过超声冲击处理之后，得到大幅度改善的残余应力、晶粒细化、应力集中等因素在提高16MnR对接接头疲劳寿命过程中所能起到的作用能达到何种程度。试验数据对比分析后结论如下：首先，分析残余应力方面：16MnR对接接头焊态试样经过600℃热处理后，其疲劳寿命较焊态试样降低37.8%。说明热处理消除了残余拉应力的同时软化了材质。同时，16MnR对接接头经过超声冲击及200℃低温热处理后，其疲劳寿命较未热处理试样降低9.0%。说明焊趾区域有剧烈塑性变形，并引入了对提高疲劳强度有益的残余压应力，同时其晶粒得到细化，强化了表面组织。其次，分析晶粒细化方面：16MnR对接接头经过15min超声冲击及200℃低温热处理，当焊趾区域平滑过渡时，其疲劳寿命较线切割给定过渡半径及500℃热处理试样提高至少179%；如果焊趾区域有明显缺陷时，则只能提高111.9%。说明超声冲击处理使焊趾区域出现明显的晶粒细化现象，而焊趾区域的剧烈塑性变形，使其表面形貌也得到了一定的改善。同时，16MnR对接接头磨平焊缝，经过超声冲击及200℃低温热处理，由于焊趾区域存在凹陷以及缺口等缺陷，经过6min超声冲击处理后试样较超声冲击处理3min试样的疲劳寿命提高49.7%。说明超声冲击处理改善了焊趾处的凹陷等缺陷，在一定时间范围内，冲击时间越长，焊趾处的塑性变形越剧烈，晶粒细化程度越高，对焊趾处形貌改善越好。最后，分析应力集中方面：16MnR对接接头经线切割消除缺陷之后，其疲劳寿命较焊态试样提高了7倍以上；磨平焊缝之后，焊缝及附近光滑的试样其疲劳寿命甚至提高10倍以上。线切割之后仍存在缺陷的试样其疲劳寿命较焊态试样降低了23.9%；磨平焊缝之后仍存在缺陷的试样其疲劳寿命降低了10.4%。说明随着高应力集中处的消除，可能导致的疲劳裂纹随之消失，同时降低疲劳裂纹的形核几率，焊趾区域的几何形貌越平滑，其疲劳寿命越高。同时，16MnR对接接头经过10min大范围超声冲击及200℃的低温热处理，其疲劳寿命较超声冲击小范围试样提高247%。说明在一定时间范围内，作用在同一位置上时间越长，焊趾附近超声冲击区域内的塑性变形更高，进一步减少了由于焊趾区域的缺陷导致的应力集中。综上笔者得出这样的结论：与焊态试样相对比，在一定时间范围内超声冲击处理之后应力集中的改善提高16MnR对接接头疲劳寿命约50%左右，残余压应力提高16MnR对接接头疲劳寿命约15%左右，晶粒细化提高16MnR对接接头疲劳寿命约35%左右。即应力集中的改善对于提高16MnR对接接头的疲劳寿命影响最大，其次是超声冲击处理带来的晶粒细化，最后是超声冲击处理带来的残余压应力。