通过表面改性处理在材料焊接接头的表面实现纳米化,可以提高焊接接头的均匀性,达到强化焊接接头性能的效果。表面冲击摩擦改性技术,即利用旋转的冲头对工件表面进行机械冲击以提高工件表面性能,是表面改性处理的新方法,将表面冲击摩擦改性技术应用于焊接接头,对提高焊接接头表面组织和性能均匀性具有重要意义。本文针对Q235焊接接头,采用两种不同规格的冲头,进行了不同次数的表面冲击摩擦改性处理工艺实验,采用光学金相显微镜,扫描电子显微镜(SEM),显微硬度计等测试仪器对经过表面冲击摩擦处理的焊接接头组织形貌和显微硬度进行分析,利用X-射线衍射仪(XRD)测试焊接接头表面晶粒尺寸,采用ASMB2-16静态应变采集箱及HK-21型三维应力分布磁测仪测试焊接接头残余应力分布,并初步选择部分试样在MTS810疲劳实验机上进行了四点弯曲疲劳性能实验。结果表明：利用Ⅰ型冲头(圆柱状)对焊缝表面进行冲击摩擦改性处理5次后,在焊缝表面形成塑性变形层,随着冲击摩擦次数的增加,塑性变形层的厚度逐渐增加。当冲击摩擦次数达到20次时,塑性变形层的厚度能够达到600μm左右,并在表面形成厚度为60μm左右的纤维状晶粒细化层。热影响区的表面晶粒也随着冲击摩擦次数的增加而逐渐细化,冲击摩擦次数达到20次时,塑性变形层厚度能够达到400μm,但表面没有形成纤维状的细化层。当冲击摩擦次数为20次时,焊缝表面硬度达到370HV,热影响区表面能够达到280HV,并且随着距表面距离的增加,硬度逐渐减小,一直到冲击前的硬度。利用Ⅱ型冲头(圆锥状)进行10次表面冲击摩擦处理时,焊缝表面形成大约4001μm厚的塑性变形层,随着冲击摩擦次数增加,塑性变形层的厚度逐渐增加。当冲击摩擦次数达到20次时,变形层厚度达到800μm左右,焊缝表面塑性变形层硬度达到280HV,表面没有形成纤维状的晶粒细化层。热影响区的表面晶粒随着冲击摩擦次数的增加而逐渐细化,冲击摩擦次数达到20次时,塑性变形层厚度达到400μm,表面硬度能够达到250HV。与采用Ⅰ型冲头时相比,表面硬度提高的幅度较小,冲击改性效果较小。采用Ⅰ型冲头表面冲击摩擦改性处理5次时,焊缝表面的平均晶粒尺寸细化到27.2nm,随着冲击摩擦次数的增加,晶粒尺寸逐渐变小,但在冲击摩擦改性处理10次、15次时降低幅度不大。当冲击摩擦次数达到20次时,晶粒尺寸减小幅度较大,平均晶粒尺寸能够达到10.6nm。分析晶粒细化的原因是冲头的冲击和旋转摩擦作用引起焊缝表面的晶粒内部发生位错运动、增殖、交割、湮没等过程,在焊缝表面形成强烈的塑性变形层,变形层中的位错密度随着冲击摩擦次数的增加而增大,晶粒逐渐被细化至纳米级。根据磁测法的结果,随着Ⅰ型冲头表面冲击摩擦改性处理次数的增加,焊缝表面的残余应力分布具有不同的变化。在表面冲击摩擦改性处理10次时,焊缝表面形成较为明显的残余压应力分布。通过盲孔法测试,表面冲击摩擦改性处理能够将冲击处理前的残余拉应力转变为残余压应力,并减小原来的残余压应力,使残余压应力的分布逐渐均匀。当冲击摩擦次数达到20次时,残余压应力分布较为均匀,平均应力为50MPa左右。