NiCrMoV系低碳贝氏体高强钢组织,不仅具有高的强度及裂纹抗力,而且其塑性和韧性也很优异,因此研究NiCrMoV系低碳贝氏体高强钢组织和性能具有重要的理论及工程实际意义。本文采用组织分析和力学性能实验相结合对NiCrMoV系低碳贝氏体高强钢及其DM4-1、DM4-5、T5-20、T5-21、M100和T100六种不同焊接方法的焊接接头进行了系统研究。组织研究主要采用了SEM组织分析、TEM组织分析、EBSD组织分析;力学性能实验主要采用圆棒拉伸实验、SEM原位拉伸断裂机理研究和冲击实验。SEM组织观察表明低碳贝氏体高强钢母材和各焊接方法焊缝金属组织均为贝氏体、铁素体、马氏体、奥氏体,其中贝氏体主要呈现板条状和下贝氏体形态,铁素体与贝氏体结合成板条状,少量残余奥氏体呈现薄膜状分布于基体贝氏体晶界,马氏体和奥氏体结合为MA组元形态呈薄膜状和小块状主要分布于贝氏体晶粒边界;TEM组织观察表明低碳贝氏体高强钢板条组织结构主要是铁素体和贝氏体组成的,板条边界含有薄膜状的MA组元,DM4-1和DM4-5焊接方法焊缝金属贝氏体板条较宽约为400nm,MA组元主要分布于板条边界,同时发现部分小岛状的MA组元尺寸约为300nm×1000nm垂直穿过基体板条内部,T5-20和T5-21焊接方法焊缝金属贝氏体板条尺寸与母材接近宽度较小,残余奥氏体也是呈薄膜状分布于晶粒板条界,方向与板条贝氏体相同,M100和T100焊接方法焊缝金属为铁素体和贝氏体组成板条状分布,板条尺寸差别较大,最小板条宽度约为30nm,而宽板条尺寸达到1000nm,同时发现板条贝氏体晶粒内部有较小尺寸的MA组元,板条内部有针状析出物,在T100焊接方法下析出物变粗;EBSD组织分析表明低碳贝氏体高强钢不同工艺焊接方法焊缝金属中残余奥氏体含量很少不到1%,在焊接接头中TIG焊焊接接头中残余奥氏体含量要少于MAG焊焊接接头,EBSD分析表明母材金属中晶粒取向差小于10°的小角度晶粒占62.2%,从10°-50°范围的晶粒分布较为均匀但是所占比例较少,为15.5%,50°-60°范围的较大角度晶粒所占比例为22.3%,小角度晶粒占有较大比例则使得低碳贝氏体高强钢具有好的强韧性。拉伸和冲击力学性能实验方案设计了20℃、-50℃、-110℃和-196℃四种不同的实验温度条件,实验结果表明低碳贝氏体高强钢在20℃时抗拉强度为1016MPa断面收缩率为73%,在-196℃时仍具有好的强韧性特别是韧性指标断面收缩率仍然高达62%,MAG焊焊接工艺接头在低温下塑性下降较快断面收缩率为15%,而TIG焊焊接工艺接头在低温条件下断面收缩率仍然能达到60%,所以TIG焊焊接接头具有较好的低温韧性;冲击实验表明在20℃实验条件下母材冲击功高达175J,在-196℃其冲击功为44J,MAG焊焊接工艺在低温-196℃时焊接接头冲击功为小于6J,而该温度下TIG焊焊接接头的冲击功为20J;SEM原位拉伸实验表明在拉伸载荷作用下试样内部产生大量位错和滑移线,然后产生微裂纹,裂纹扩展、受阻、钝化、再扩展直至整个试样断裂。通过-196℃冲击断口侧面裂纹观察可知贝氏体团界、贝氏体板条边界和晶粒边界对裂纹的扩展起阻碍作用,特别是细板条的贝氏体团阻力更大,块状的MA组元对裂纹的阻力较小。