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作为一种有效的零件连接方法,焊接技术可对工件进行加热或加压,使其材料达到永久性的冶金结合。通常,常规的焊接方法都是以母材的强度为参考,选取一种与母材强度相当或稍低的焊材来进行焊接,这种焊接方法称之为等强或低强匹配原则,但这对高强度钢焊接通常会带来许多问题,比如焊缝易产生裂纹及强韧性无法良好配合,或熔合区及热影响区性能不理想等。本文以HG785D高强度低合金钢为研究对象,对其焊接工艺提出新的方案,针对高强度低合金钢经常出现的力学性能下降问题,提出用两种强度不同的焊材叠加起来进行焊接,形成“软+硬+软”的复合焊接结构,在两个软层之间加入一个强度高的缓冲层,以改善焊接接头的力学性能。对HG785D钢在常规焊接和新工艺下的焊接接头进行了一系列的对比试验和分析,以获得其性能参数,为其工程应用奠定基础。试验结果表明:(1)对HG785D钢的焊接过程进行了热循环模拟,模拟结果与实测值吻合度比较高,对实际焊接工艺和规范的制定具有指导意义。(2)对HG785D钢在两种焊接工艺下的接头进行了韧性冲击试验,结果发现两种焊接接头热影响区的吸收功相差很小,而新工艺比传统工艺在焊接接头的焊缝区的吸收功要大,证实在焊缝中加入一个缓冲层可以有效地改善焊缝的韧性。(3)对HG785D钢的两种焊接接头以及母材进行了疲劳裂纹扩展试验,其中裂纹扩展的速率从快到慢依次是常规焊接热影响区试样、复合焊接热影响区试样、母材试样、常规焊接焊缝区试样和复合焊接焊缝区试样。复合焊接焊缝区的疲劳寿命得到了明显延长。(4)对HG785D钢的疲劳断口进行了电镜扫描分析,证实裂纹以疲劳条纹方式进行扩展,母材、常规焊接焊缝区、复合焊接焊缝区的最后断裂阶段是以韧性断裂为主,常规焊接热影响区、复合焊接热影响区的最后断裂阶段是从韧性断裂过渡到解理断裂。(5)探讨了焊接接头疲劳扩展性能与显微组织和硬度的关系,表现为珠光体含量越多、晶粒越细小、组织越均匀、硬度越高则疲劳扩展速率越慢,反之,铁素体含量越多、晶粒越粗大、组织分布不均、硬度越低则疲劳扩展速率越快。