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深海工程装备逐渐成为海工装备的主流发展方向,用于制造深海海工装备关键部件的高强度海工钢必须具备良好的低温强韧性和焊接性。中国科学院金属研究所自主研发了 一种Fe-Cr-Ni-Mo系合金钢,在-50℃下测试得到的Charpy-V型冲击功达89J,室温抗拉强度达1224MPa,具备在海工结构中的应用条件。焊接是海工结构主要制造方法之一,因此有必要分析该材料的焊接性,为其在海工结构中的应用提供依据。本文围绕该新型高强钢的焊接性展开了以下研究,并得出如下结论:(1)测试并建立了高强钢的物性数据库,获得了 MAG焊(Metal Active Gas Arc Welding)的热源模型和温度场,结合MAG焊焊接接头硬度分布和微观组织特征,将焊接热影响区HAZ(heat-affected zones)划分为完全淬火粗晶区(CGHAZ),完全淬火细晶区(FGHAZ)和未完全淬火区(ICHAZ),确定了各HAZ的特征热循环曲线,曲线峰值温度Tp分别为1320℃、1020℃、830℃(7600℃)。(2)对HAZ各微区组织和性能的演变规律进行了研究。与母材相比,HAZ各微区的抗拉强度和硬度提高,冲击功下降。FGHAZ的抗拉强度和硬度最高,ICHAZ(Tp=830℃)的冲击韧性最好,ICHAZ(Tp=760℃)的冲击韧性最差,CGHAZ和FGHAZ的冲击功值波动较小,ICHAZ的冲击功值波动较大。ICHAZ冲击功波动是由淬火马氏体和回火马氏体组成的混合组织造成的,而CGHAZ和FGHAZ为完全淬火马氏体组织,冲击功值波动较小。ICHAZ(Tp=760℃)中存在的1～2μm的极细晶粒和未溶M2C与MC碳化物恶化了冲击韧性。(3)研究了焊后热处理回火温度(550℃、600℃、650℃)对HAZ各微区组织和性能的影响。热处理后,HAZ的淬火马氏体转变为回火马氏体,随着回火温度升高,HAZ各微区的抗拉强度逐渐减小。冲击韧性与回火后基体中的碳化物析出相的尺寸和分布相关。与焊态相比,CGHAZ的冲击韧性改善不大,FGHAZ的冲击韧性仅是在回火温度为650℃时才得到改善,而ICHAZ(Tp=760℃)的冲击韧性改善明显。在550℃下进行回火处理时,CGHAZ和FGHAZ中形成沿板条界分布的大尺寸且与基体不共格的M3C、M23C6和M7C3型碳化物析出相,诱发解理断裂,恶化了材料的冲击韧性。当回火温度为650℃时,沿板条界分布的析出相固溶,基体中形成大量细小弥散分布的M2C和MC型碳化物析出相,冲击韧性有所提高。ICHAZ(rp=760℃)的原奥氏体晶粒和碳化物析出相尺寸均较小,回火后冲击韧性改善明显。