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由于大线能量焊接工艺具有焊接效率高、操作方便且自动化程度高等特点，随着钢结构产品日益大型化，对大线能量焊接工艺越来越青睐。然而大线能量下焊接热影响区韧性恶化是一个突出的问题。合金元素Al对低合金高强度钢焊接热影响区有较大的影响，但是Al对低合金高强度钢焊接热影响区显微组织及韧化机理尚不明了。本文采用Gleeble试验机模拟三种不同Al含量（0.027%、0.038%和0.070%）低合金高强度钢在三种不同焊接线能量（20kJ/cm、100kJ/cm和200kJ/cm）下的焊接热影响区粗晶区。采用透射电镜（TEM）观察M-A组元内部组织形貌，采用电子衍射花样分析M-A组元中马氏体和残余奥氏体的衍射斑点，采用Image-Pro软件和扫描电镜（SEM）对马氏体-奥氏体（M-A）组元体积分数和形貌进行统计，重点研究了Al元素对大线能量焊接热影响区粗晶区M-A组元内部组织、含量及形貌的影响，以及与其低温冲击韧性的关系。焊接线能量一定，随着Al含量升高，M-A组元内部残余奥氏体比例升高，体积分数减少，尺寸越大的M-A组元（大于3μm）体积分数随着Al含量升高而降低的幅度较大。随着Al含量升高，块状M-A组元先减少后增加，这与铁素体长大过程中对富碳区域的夹击或拖曳作用相关。随着Al含量升高（0.023%~0.070%），试样低温（-20°C）冲击吸收功明显升高（78J~299J）。在透射电镜下通过X射线光谱对焊接热影响区粗晶区内第二相粒子进行分析，发现析出相多为Nb、Ti复合析出，无AlN粒子，排除了析出相钉扎晶界阻止晶粒长大的作用。Al含量相同的试样，随着焊接线能量升高，M-A组元尺寸随着焊接线能量增大有所变大，块状M-A组元含量明显增加。焊接线能量对尺寸不同M-A组元影响有所不同，随着焊接线能量升高，尺寸小于3μm的M-A组元体积分数先增加后减少，而尺寸大于3μm的M-A组元体积分数增加，这与M-A组元数量减少有关。随着焊接线能量升高（20kJ/cm~200kJ/cm），试样低温（-20°C）冲击吸收功平均值有所下降（299J~176J）。本研究工作表明：增加Al含量，提高铁素体相变点和抑制碳化物析出，促进碳原子在铁素体基体和残余奥氏体之间迁移，可以提高M-A组元内部残余奥氏体含量，减少整体M-A组元在粗晶区的含量，改善M-A组元的形貌和尺寸，从而可以显著提高低合金高强度钢的低温冲击韧性。升高线能量会使M-A组元尺寸增大，块状M-A组元含量升高，M-A组元数量减少。因而，添加适当Al元素是一个解决大线能量焊接下影响热影响区冲击韧性恶化的有效方法。