焊接作为厚板加工的主要工艺,随着焊接线能量的不断增加,传统船体钢的热影响区(HAZ)晶粒将快速增大,其韧性将会急剧下降。虽然焊接热影响区一般只有几毫米宽,但热影响区粗晶区(CGHAZ)的韧性急剧下降会使粗晶区成为厚板最薄弱的地方。如何提高在大线能量焊接条件下焊接热影响区韧性成为近年国内外学者的重点研究领域。随着研究的深入,氧化物冶金技术问世即利用微合金向钢中引入大量微细夹杂物粒子,这些微细粒子在钢中弥散分布并沉淀于奥氏体晶界作为钉扎粒子,阻碍晶粒长大。在焊接后的降温过程中这些微细粒子作为形核质点,诱发针状铁素体(IAF)形核,进一步细化晶粒,并显著提高HAZ区韧性。利用高温激光共聚焦显微镜对含不同合金元素(Mg、Ni、Mo)船体钢高温条件下的组织变化规律进行原位观察,对比分析不同合金制度处理船体钢的组织细化机制,同时通过控制保温时间来近似模拟不同线能量的焊接热循环,探究微细夹杂物粒子在钉扎奥氏体晶界和诱发IAF时的最佳作用区间。研究结果表明,Mg元素能有效细化钢中夹杂物,对奥氏体晶粒的钉扎作用也较为稳定,而且能保证针状铁素体的诱发率。对于Mg处理钢,随着保温时间的延长焊接线能量的不断增加,针状铁素体的形核能力呈现先增大后减小的趋势,在保温300 s时效果最好。而相较于Ni元素,Mo元素的加入使钢中微细粒子稳定性更好,钉扎作用更加显著。因此试验钢采用添加Mg、Mo合金的方式,并进行工业生产试验。通过对工业试验生产钢板进行实际焊接、冲击及相关的分析发现,-20℃和-40℃条件下的所有位置冲击结果均大幅高于国标所要求的值,表明工业试验钢热影响区韧性良好。图57幅;表7个;参60篇。