不锈钢/低合金钢异种钢接头具有优良的综合性能和经济性,在石化、油气开采及核电管道等领域有广泛的应用前景。由于异种金属在化学组成、微观组织、物理和机械性能等方面的差异,导致异种钢焊接冶金过程较同质钢更复杂。针对异种钢焊接过程中的碳迁移、合金元素被稀释、焊接残余应力等问题以及接头在服役过程中常见的磨损、腐蚀等失效行为,本文研制了用于不锈钢/低合金钢焊接的填充焊材,并对异种钢接头进行焊后超声冲击处理,研究焊材成分和超声冲击对接头微观组织和综合性能的影响。研制了三种不同Cr当量（Creq）和Ni当量（Nieq）的不锈钢药芯焊丝,以自制不锈钢药芯焊丝为焊材进行异种钢AISI304 SS/SA-508 Gr.3 LAS手工氩弧焊接,研究焊缝Creq/Nieq变化（分别为1.38、1.68、1.95）对接头微观组织和综合性能的影响规律及原因。结果表明,异种钢接头的焊缝金属由奥氏体和少量δ铁素体组成,δ铁素体沿奥氏体晶界随机分布。当Creq/Nieq由1.38增加到1.68和1.95时,焊缝组织中δ铁素体的含量分别为7.6%、12.5%和1 8.5%,形貌也由粗大的树枝状、骨骼状转变为比较细小、均匀的蠕虫状。随着Creq/Nieq增加,接头的抗拉强度达到了 577 MPa、609 MPa和627 MPa,相应的伸长率为43.67%、41.75%和37.12%;高转速、大载荷油润滑条件下的磨损率分别为1.785×10-2 g/h、1.466×10-2 g/h和1.323×10-2 g/h,磨损形式也由疲劳磨损转变为粘着磨损和磨粒磨损。异种钢接头在12%FeCl3+1.5M HC1+1.85M H2SO4混合溶液中的腐蚀失重随浸泡时间延长而增加;以3.5%NaCl+1.85M H2SO4混合溶液（pH=1.0）为腐蚀介质的电化学测试中,焊缝金属发生了钝化,相应的钝化电位Ecr分别为-0.121 V、-0.188 V和-0.160 V,维钝电流log（ip）为-6.669 A、-6.035 A和-5.062 A。综合评价,三种不锈钢药芯焊丝的成分组成可以有效抑制了 SA-508 Gr.3 LAS侧的碳迁移和对焊缝金属的稀释作用,当Creq/Nieq为1.68时,异种钢接头具有理想的焊缝组织、优良的综合力学性能和耐腐蚀性能。利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射分析（XRD）和电子背散射衍射技术（EBSD）等对超声冲击前及不同参数冲击后异种钢接头的微观组织进行分析,探讨了超声冲击异种钢接头表面纳米化的强化机理。结果表明,超声冲击后接头表层发生了严重塑性变形,形成了明显的梯度纳米晶结构,并伴随有形变诱发的马氏体（α’-Fe）相生成。当单位面积冲击次数N由40000次/（mm2）增加到57600次/（mm2）和75000次/（mm2）时,焊缝表层塑性变形层的厚度约151μm、220 μm和210 μm,纳米晶层的厚度达到了 16.15 μm、21.62μm和23.37 μm,最小晶粒尺寸达到了 120 nm、80 nm和60 nm以下,α’-Fe相的含量（体积分数）为0.087%、0.136%和0.172%。这表明,超声冲击异种钢接头表面纳米化与其表层的细晶强化和相变强化有关,随着N增加接头表面纳米化程度逐渐提高并趋于稳定。超声冲击异种钢接头力学性能和腐蚀性能研究结果表明,与冲击前相比接头的综合性能得到了明显改善,接头的性能强化与其表层形成的纳米晶结构、压应力层及α’-Fe等因素有关。当N由40000次/（mm2）增加到57600次/（mm2）和75000次/（mm2）时,接头抗拉强度的增幅达到了 5.33%、8.83%和15.82%,磨损率的下降幅度为38.88%、71.83%和85.13%。焊缝表层的弹性模量（Er）和纳米硬度（Hr）呈梯度结构分布;当距离焊缝表面的深度超过塑性变形层的厚度时,Er和Hr逐步趋于稳定并达到与焊态粗晶基体一致。超声冲击异种钢接头的残余应力分布发生了明显变化,接头表层形成了一定厚度的压应力层,最大压应力和压应力层的深度达到了-77 MPa/147 μm、-236 MPa/246μm和-309 MPa/278μm。相同测试条件下,浸泡192 h后焊缝金属腐蚀速率的下降幅度达到了92.52%、88.78%和82.55%;电化学测试中焊缝金属的钝化略有减弱趋势,Ecr降低至-0.215V、-0.205 V 和-0.238 V,log（ip）下降为-7.160 A、-6.975 A 和-6.857 A,表明随着 N增加,异种钢接头焊缝金属的抗电化学腐蚀性能先提高后降低。综合对比来看,当N为57600次/（mm2）时,超声冲击异种钢接头力学性能和耐腐蚀性能的综合强化效果最佳。