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采用实际堆焊、Gleeble焊接热模拟、透射电镜(TEM)及金相显微结构观察、硬度测试等方法分析了添加不同含量的Cu和Nb时,对多层焊显微组织和强度的影响,探讨了Cu和Nb的作用机制.结果表明:在普通C-Mn焊缝金属的基础上添加约3.0wt%的Cu和0.03wt%的Nb时,在模拟多层焊各再热区域均可形成均匀的贝氏体组织,且产生大量而均匀的、热稳定性良好的沉淀析出相,使多层焊高强焊缝表现出均匀的力学性能,其抗拉强度可以达到800Mpa以上.