随着厚钢板越来越广泛地应用于海洋工程、桥梁工程、核电、风电、军工、高层建筑、重大技术装备制造等领域,对厚钢板性能要求也越来越高,特别是焊接性能。为了改善焊接热影响区的组织和性能,日本学者提出了氧化物冶金技术,即通过向钢中加入Ti、Ca、Mg、Zr以及RE等元素,利用这些元素形成细小弥散的高熔点氧化物质点诱导晶内针状铁素体的形核以提高焊接性能,对诸如EH36船板钢等碳当量较低的钢板效果明显。但是,对于焊接过程会发生贝氏体和马氏体转变的高碳当量高强钢,无法依照传统氧化物冶金的思路,通过诱导晶内针状铁素体来改善焊接热影响区的性能。另外,考虑到稀土会对高强钢贝氏体/马氏体相变行为、晶界及相界特征、第二相以及奥氏体晶粒产生影响,有利于改善其焊接性能。本课题以800MPa级工程机械用高强钢为研究对象,研究了稀土 Ce对高强钢焊接过程第二相、显微组织和力学性能的影响,明确了其改善高强钢焊接热影响区组织和性能的作用机制。稀土 Ce能够改变夹杂物类型,细化钢中夹杂物。未添加稀土,钢中夹杂物主要为A12O3和A12O3+MnS,还有部分单独的MnS;0.0065 wt%Ce含量钢中夹杂物为CeAlO3和Ce202S;0.0110 wt%和0.0670 wt%Ce含量钢中夹杂物为Ce2O2S。随着Ce含量的增加,钢中的夹杂物按照A12O3→CeAl11O18→CeAlO3→Ce2O3→Ce202S的顺序进行转变。稀土 Ce将大尺寸、棱角状的Al2O3夹杂改性为球形和椭球形的稀土夹杂物,有利于减少热影响区裂纹形成,特别是形成了较多的纳米级稀土夹杂物,有利于抑制高温下热影响区的晶粒长大。稀土夹杂物的熔点及形成温度较高,在焊接过程中可以稳定存在。800 MPa级工程机械用高强钢焊接热影响区冷却过程组织转变的模拟研究表明,冷速从0.5℃/s增大至50℃/s时,显微组织逐渐由粒状贝氏体、上贝氏体转变为下贝氏体和马氏体。热影响区发生贝氏体和马氏体相变,应控制形成马氏体和下贝氏体混合组织。稀土 Ce改善了钢中溶质元素的宏微观偏析,有利于改善碳化物分布的均匀性。焊接热循环过程中,当温度升高至1100℃以上,M7C3和MC型碳化物完全溶解,钢中Nb（C,N）和Ti（C,N）开始剧烈粗化,之后大量Nb（C,N）逐渐溶解,焊接热影响区奥氏体晶粒明显长大。焊接热影响区冷却至室温,仅存在部分粗化后的尺寸上百纳米的Ti（C,N）,并未重新析出M7C3、MC和Nb（C,N）。钢中加入稀土 Ce后,细化了高强钢母材中的Nb、Ti碳氮化物,这些Nb、Ti碳氮化物在溶解前发挥了更强的钉轧晶界作用,显著抑制了热影响区原奥氏体晶粒长大。随着焊接热输入的提高,800 MPa级高强钢热影响区韧性明显下降。热输入为20kJ/cm时,高强钢热影响区组织为马氏体和下贝氏体混合组织;热输入增加到40 kJ/cm时,热影响区组织为上贝氏体和粒状贝氏体。稀土 Ce显著改善了钢的冲击性能,与不含稀土 Ce钢相比,0.0065 wt%Ce含量的实验钢母材和热影响区冲击性能分别提高了 59.2%和48.4%。稀土 Ce通过细化钢中夹杂物减少热影响区裂纹的形成、细化热影响区原奥氏体晶粒以及提高热影响区大角度晶界占比,显著改善了 800MPa级工程机械用高强钢焊接性能。