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低合金高强度钢因其具有良好的强度、韧性、焊接性等综合性能,被广泛应用于工程结构中。通过焊接手段来建造工程结构件时,低合金高强度钢的焊接热影响区粗晶区（CGHAZ）的韧性急剧下降。为保证工程结构的使用安全,研究改善低合金高强度钢CGHAZ的韧性具有非常重要意义。本论文研究了添加不同含量的Zr（0%、0.0124%）和Ti（0.012%、0.061%）对低合金高强度钢热影响区的组织和韧性的影响。通过光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、电子背散射衍射（EBSD）等技术对钢样CGHAZ的微观组织和第二相粒子结构进行定量表征,并结合力学性能测试结果,分析了组织与冲击韧性的关联。实验结论如下:（1）添加0.0124%Zr能使低合金高强度钢焊接热影响区粗晶区第二相粒子由Al-Ti复合氧化物和（Ti,Nb）N析出物演变为Zr-Al-Ti复合氧化物及（Al,Ti,Nb）N和（Ti,Nb）N析出物。由于Zr和Al-Ti-O复合氧化物发生置换反应,钢液中Al和Ti的溶解含量都得到了提高,在冷却过程中析出更加细小的含Al的纳米级析出物。（2）20kJ·cm-1和100kJ·cm-1线能量下,Zr的添加均能细化热影响区粗晶区晶粒。不同的是,在20kJ·cm-1线能量下,由于更加细小弥散的纳米级粒子在焊接热循环过程中通过钉扎作用抑制奥氏体晶粒粗化,细化CGHAZ晶粒;在100kJ·cm-1线能量下,在更加细小弥散的纳米级粒子的钉扎效应和Zr-Al-Ti复合氧化物促进大量的针状铁素体形成的综合作用下,有效的细化了CGHAZ晶粒。（3）相比于无锆钢,含锆钢CGHAZ中的有效晶粒尺寸更小,这能有效阻碍了裂纹的延伸,在低温冲击试验中体现出良好的韧性,冲击断面也呈现出典型的韧性断裂。（4）由于添加0.061%Ti,使得钢中第二相粒子发生改变,使得（Ti,Nb）N析出物尺寸增大,减小了粒子的钉扎效应,导致了CGHAZ奥氏体晶粒粗大,且部分Al-Ti-Mn氧化物夹杂被粗大的TiN包裹了,降低了CGHAZ中夹杂物诱发针状铁素体形核的能力,减少了CGHAZ中针状铁素体含量。此外,Ti含量增加使得两钢样Bs和Bf之间的温度差值减少，导致了0.061%Ti钢CGHAZ中M-A组元含量高于0.012%Ti钢。（5）相比于0.012%Ti钢,0.061%Ti钢CGHAZ中粗大的奥氏体晶粒、大且硬的大颗粒TiN粒子、更少的针状铁素体和更多的M-A组元共同作用使得0.061%Ti钢CGHAZ具有极差的韧性和解理断裂的特征。