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FAB法埋弧焊具有生产效率高、单丝焊可实现25mm以下厚度钢板焊接、装配简便、适应于湿冷恶劣野外环境的焊接等优点，广泛应用于船舶、海洋平台等大型钢结构制造中。由于FAB法埋弧焊的焊接热输入量常在60kJ/cm以上，大的热输入量易造成焊缝金属晶粒粗大，焊缝金属中形成较多晶界铁素体和侧板条铁素体，而降低焊缝金属强韧性，使焊缝金属性能不能满足使用要求。如何控制FAB埋弧焊焊缝金属的组织，获得高强韧性的焊缝金属是亟待解决的关键问题。本文系统研究了低合金高强钢FAB法埋弧焊缝金属中夹杂物控制组织转变行为，取得研究成果如下： 利用Taguchi法分析了低合金高强钢FAB法埋弧焊中焊接电流、焊接速度、坡口角度和焊接电压4个工艺参数对焊缝成型质量的影响，建立了焊接工艺参数和焊缝成型质量之间的数学模型，优化了焊接工艺参数。通过信噪比（S/N）分析和方差分析（ANOVA）得出，焊接电流、焊接速度、坡口角度和焊接电压4个因素对焊缝成型质量影响程度从大到小依次为焊接电流I>焊接速度v>坡口角度α>焊接电压U。焊缝成型质量随着焊接电流、焊接速度的增大和坡口角度的减小而增加。FAB法埋弧焊接20mm厚DH36低合金高强钢时，焊缝成型质量较好的最佳工艺参数组合是焊接电流为1050A，焊接电压为33~34V，焊接速度为23cm/min，坡口角度为40°。 用ANSYS软件研究了不同焊接条件下FAB法埋弧焊的温度场，分析了钢板厚度、陶瓷衬垫和坡口角度对FAB法埋弧焊接温度场、热循环峰值温度、热影响区宽度及冷却时间 t8/5的影响。建立双椭球体热源模型和锥体热源模型的三维瞬态模型。焊接热输入量增加，焊件上、下表面熔池宽度和长度增加；背面粘贴陶瓷衬垫使焊件下表面熔池长度与上表面相差不大。随着坡口角度的增大，下表面熔池宽度明显增加；随着板厚增加，焊件上表面热影响区宽度先减小后增加，焊件下表面热影响区宽度逐渐增加；背面加陶瓷衬垫，焊件下表面热影响宽度显著增加。随着板厚的增大或背面加陶瓷衬垫，焊件上、下表面冷却时间均明显提高。ANSYS计算所得FAB法埋弧焊缝横截面形状和热循环曲线与试验结果吻合较好。 系统研究了Ce对 FAB埋弧焊焊缝金属显微组织转变的影响。通过热力学计算和试验研究分析得出了Ce合金化的FAB埋弧焊焊缝金属中夹杂物是中心为Ce2O3、Al2O3、SiO2、MnO、TiO，表面为CeS的复合物。熔池中首先形成的Ce2O3作为Al、Si、Mn、Ti的氧化物和CeS的形核质点，使焊缝中夹杂物的密度增加，夹杂物平均直径减小，直径大于2.0μm的夹杂物比例显著降低，增加了焊缝金属中诱导AF形成夹杂物的数量。FAB埋弧焊焊缝金属中存在大量中心为Ce2O3、Al2O3、SiO2、MnO、TiO，表面为 CeS的夹杂物，促进焊缝金属中针状铁素体（AF）的形成，抑制晶界铁素体（GBF）和侧板条铁素体（FSP）形成，同时显著增加焊缝的延伸率、拉伸强度及低温冲击韧性。焊接坡口中加入含3.0wt.％CeO2的合金粉时，焊缝中AF比例高达78.6%，延伸率为24%，抗拉强度高达635MPa，-20℃冲击韧性高达89J。计算出CeS和铁素体在(111)CeS//(111)ferrite晶面上最小错配度为4.2%，CeS诱导AF形核为最小错配度机理。 研究了Zr对FAB法埋弧焊缝金属中夹杂物与显微组织转变的控制；探讨了不同Zr含量下低合金高强钢FAB法埋弧焊缝中夹杂物的化学成分、数量、尺寸及分布；分析了Zr的夹杂物诱导AF形核机理。Zr-Ti合金化的FAB法埋弧焊缝金属的夹杂物是中心为Zr、Al、Ti、Si、Mn的氧化物，表层为TiO或Ti2O3，ZrO2和MnS的复合物。Zr脱氧形成的ZrO2首先从熔池中析出，并作为Al、Ti、Si、Mn的氧化物的形核质点，细化焊缝金属的夹杂物，增加夹杂物的密度，提高焊缝金属中有效诱导AF形成的夹杂物数量，促进焊缝金属中AF形成，抑制GBF和FSP形成，显著提高了焊缝金属的低温冲击韧性。坡口合金粉中加入0.09wt.%Zr时，焊缝中夹杂物密度最大，夹杂物平均直径最小，直径小于1.0μm的夹杂物比例最大，焊缝中AF比例高达82%，延伸率为25%，抗拉强度为610MPa，-20℃冲击韧性高达145J。Zr-Ti合金化的FAB埋弧焊焊缝金属中夹杂物表层Ti的氧化物（TiO或Ti2O3）和ZrO2在诱导AF形核过程中发挥着重要作用。ZrO2与AF具有小的错配度，使焊缝金属具有高比例AF和较好低温冲击韧性。