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钢铁由于其好的性能被广泛地应用于各行各业。然而，钢铁的应用都不可避免地使用到焊接，并且在焊接后其焊接接头的性能，尤其是韧性会由于粗大的组织和一些其他因素严重下降。有很多因素会影响热影响区的韧性，比如基体组织，马氏体/奥氏体岛的含量、分布和晶粒尺寸等。在本论文中，通过在Gleeble3800上进行热模拟试验，研究了铌和线能量对粗晶区组织、M/A岛和晶粒尺寸的影响。同时，彩色金相，扫描电镜和透射电镜等方法也用于上述研究。对于低铌（0.039%）样品，在20kJ/cm时，微观组织中主要是板条状贝氏体铁素体，M/A岛细小弥散地分布在基体中，这是在20kJ/cm时韧性好的主要原因。在100kJ/cm时，组织中形成的细长条状的针状铁素体和薄膜状的M/A岛也是导致韧性好的主要原因。另外，在20和100kJ/cm时，大角度晶界（>10°）都保持了一个很高的含量，这些都有效地阻止裂纹的扩展，提高了韧性。在200kJ/cm时，热影响区粗晶区的微观组织主要是粒状贝氏体，再加上粗化的奥氏体晶粒和块状的M/A岛就严重损害了韧性。对于铌含量为0.073%和0.11%的样品，得到了类似的结果。对于高铌（0.14%）样品，在20kJ/cm时，微观组织中形成了大量的针状铁素体，基体上M/A岛细小弥散分布，同时大角度晶界含量也多，这样就导致了其韧性要远好于在100和200kJ/cm时的韧性。在小线能量焊接条件下，热影响区粗晶区的韧性总体上是随着Nb含量的增加而增大的。当Nb含量为0.11%时，其韧性达到最好，这是因为形成了大量的针状铁素体和细小弥散分布的M/A岛。同时针状铁素体可以细化晶粒并且形成大量的大角度晶界提高韧性。当Nb含量增加到0.14%时，促进了上贝氏体的形成，由于形成不稳定的(Nb,Ti)N或者(Nb,Ti)(C,N)，减少了铁素体在TiN粒子上的异质形核，同时由于粒子(Nb,Ti)N或(Nb,Ti)(C,N)粗化，从而弱化了粒子的钉扎效应，使得奥氏体晶粒尺寸增加，韧性轻微下降。在大线能量条件下，一些粗大的组织结构形成，晶粒长大，导致韧性下降。Nb的增加对韧性改善无明显的影响。