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临界再热粗晶热影响区(ICCGHAZ)是热影响区内低温冲击韧性较低的一个区域。低温冲击韧性的降低与马氏体-奥氏体(M-A)组元含量、尺寸、形态、表面能等因素有关,但是各因素的影响机制尚未明确。因此,本文采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、显微维氏硬度计和低温冲击试验机等分析手段结合焊接热模拟技术研究了不同峰值温度与热输入条件下X70管线钢、X70大变形管线钢、E550级海洋平台用钢ICCGHAZ中的M-A组元含量、尺寸、形态、表面能等组织特征对低温冲击韧性与硬度的影响。研究表明,当二次峰值温度为750℃及800℃时,X70管线钢ICCGHAZ中M-A组元以块状或者条状形态勾勒出原奥氏体晶界,呈现明显的链状结构;而当二次峰值温度为850℃时,M-A组元在原奥氏体晶界分布比较分散,链状结构不明显。不同峰值温度下,X70管线钢ICCGHAZ中M-A组元的链状结构是低温韧性恶化的主要因素。当二次峰值温度为750℃时,E550级海洋平台用钢ICCGHAZ中M-A组元以圆块状勾勒出原奥氏体晶界,紧凑排列;随着二次峰值温度升高分布在原奥氏体晶界上的M-A组元尺寸变大,相互连接成封闭的“环状”,晶内马氏体板条发生粗化,大量碳化物在板条之间析出。不同峰值温度下,E550钢ICCGHAZ中马氏体回复和M-A组元含量与尺寸是低温韧性改善的主要因素。当峰值温度为850℃时,在一次热输入为10kJ/cm条件下,随着二次热输入的升高,X70管线钢M-A组元含量增加而且尺寸变大,主要以块状形态在晶界聚集分布,少量M-A组元以粒状或者短杆状在晶粒内部呈现弥散分布。在二次热输入为25kJ/cm条件下,随着一次热输入的升高,M-A组元含量与尺寸大大增加。随着M-A组元的含量与尺寸的增加,冲击韧性逐渐恶化。不同热输入条件下,M-A组元的含量与尺寸是低温韧性恶化的主要因素。综合分析M-A组元对裂纹启裂与扩展的影响,在晶界分布的块状M-A组元比晶粒内部的条状M-A组元危害更大。