针对新一代钢铁材料纳米贝氏体钢焊接性差的问题，提出了纳米贝氏体钢的再纳米化焊接方法。再纳米化焊接方法是通过控制纳米贝氏体钢焊接接头的冷却过程，使从高温冷却下来的焊缝和奥氏体化区的奥氏体在冷却到贝氏体相变区间时，对其进行一定时间的等温处理，使焊接接头的组织再次转变为纳米贝氏体组织。阐明了焊缝和奥氏体化区组织再纳米化特点，揭示了回火区再纳米化规律。另外，针对再纳米化需时较长的问题，提出了通过使焊接接头奥氏体发生塑性变形和细化晶粒的方法加速再纳米化过程。文中系统的研究了纳米贝氏体钢的焊接性，结果表明降低焊接热输入和拘束度能够消除焊接热裂纹，焊接冷裂纹在常规焊中不可避免，其原因是高碳孪晶马氏体的形成，而通过随焊等温热处理可以消除冷裂纹，此外碳化物析出导致回火区性能下降严重。对再纳米化焊接接头各区域的组织和性能进行了表征，结果表明，再纳米化焊缝和奥氏体化区的组织为纳米贝氏体组织，且力学性能与母材相当。然而焊缝枝晶间出现粗大的残余奥氏体，其原因是焊缝枝晶偏析，这种粗大残余奥氏体导致焊缝延伸率略低于母材。研究了再纳米化时间和温度对组织和性能的影响，当再纳米化时间较短时，焊接接头将形成部分马氏体。当再纳米化温度变化时，能够使焊缝和奥氏体化区的强度和塑性实现多种不同的力学性能搭配。再纳米化后的焊接接头薄弱位置位于回火区，其原因是碳化物的大量析出。研究了回火区组织在焊接回火和再纳米化过程中的组织演变，分析了块状奥氏体、片层奥氏体、片层贝氏体和须状奥氏体的变化规律。结果表明，块状奥氏体在回火时析出碳化物，在再纳米化过程中形成新的纳米贝氏体。片层奥氏体分解变窄直至变成离散的断续的奥氏体，片层贝氏体变宽最终连成一片，须状奥氏体分解并球化。研究了焊接热输入对组织演变的影响，发现降低焊接热输入能够大幅减小碳化物的含量和尺寸，避免位错密度的下降，从而进一步提高焊接接头的性能。为了解决再纳米化时间长的问题，文中提出了使焊接接头发生大量的塑性变形进而加速再纳米化的方法。研究了变形温度、变形量和应变速率对变形奥氏体转变为纳米贝氏体的影响，结果表明变形温度高于750℃时塑性变形抑制贝氏体相变，变形温度低于500℃时塑性变形促进贝氏体相变；低温塑性变形时，变形量越大贝氏体相变速度越快；应变速率对再纳米化的影响较小。文中设计了曲面头随焊冲击旋转挤压装置，该挤压头端面为中心对称的凹面，有利于塑性变形的产生，从而使纳米贝氏体钢焊接接头产生大量塑性变形。通过该方法获得了加速后的再纳米化焊接接头，其强度为2131MPa，比相同再纳米化时间下的未变形接头提高一倍。针对塑性变形加速再纳米化要求变形温度较低的问题，提出了静态再结晶细化奥氏体晶粒加速再纳米化的方法。设计了静态再结晶法细化焊接接头热影响区晶粒的新工艺，能够使细化后的热影响区晶粒小于母材晶粒。推导了半无限体双移动点热源的温度场表达式，获得了纳米贝氏体钢焊接接头静态再结晶动力学表达式，分析了焊接工艺参数对粗晶区静态再结晶效果的影响，结果表明热源间距越小、道间距离越小、焊接速度越小、焊接热输入越大越有利于静态再结晶的发生。利用曲面冲击旋转挤压装置，通过静态再结晶法细化了粗晶区奥氏体晶粒，加速了再纳米化过程。再纳米化时间为2h时，加速后的再纳米化接头强度为2100MPa，达到母材90%，比相同再纳米化时间下的普通再纳米化接头强度提高50%。