采用焊接热模拟技术,借助光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等分析手段和显微维氏硬度计、示波冲击试验机等力学仪器研究了焊接热循环对A517Q齿条钢焊接热影响区(HAZ)的组织特征和力学性能的影响,重点分析了HAZ各亚区的组织转变过程和冲击韧性断裂行为。研究结果表明:亚临界热影响区(SCHAZ)的显微组织和母材相比没有明显的变化,基体为回火贝氏体组织;在粗晶热影响区(CGHAZ)和细晶热影响区(FGHAZ)形成了大量的淬火马氏体组织,且CGHAZ的晶粒尺寸粗化严重;相对于其它亚区,临界热影响区(ICHAZ)的组织转变更为复杂,在ICHAZ内同时发生基体的回火和部分奥氏体化。不同的临界峰值温度下,ICHAZ微观组织的组成和分布均有较大的差异。随着峰值温度的提高,ICHAZ基体中回火贝氏体组织逐渐减少,而新生成的马氏体和贝氏体含量逐渐增多,且有效晶粒尺寸逐渐降低。当CGHAZ经历峰值温度低于Ac1的二次焊接热循环时,亚临界粗晶区(SCGHAZ)的微观组织为回火马氏体;当二次热循环峰值温度处于临界区范围内时,临界粗晶区(ICCGHAZ)的基体组织为贝氏体组织,沿着原奥氏体晶界分布着链状马氏体/M-A组元,同时在ICCGHAZ形成了少量的残余奥氏体。力学性能测试发现在A517Q齿条钢的焊接热影响区各亚区内均未出现软化现象,在CGHAZ发生了脆化。二次热循环后,再热粗晶区韧性相对于CGHAZ韧性有所提高。此外,HAZ的韧性最高值出现在ICHAZ。分析结果表明CGHAZ中粗大的淬硬马氏体和高位错密度是其脆化的主要原因。经过二次的临界热循环后,基体中的残余奥氏体和连续分布的链状马氏体对ICCGHAZ的韧化起主导作用。对于ICHAZ,其良好的塑性变形能力和低温韧性主要是由于:(1)精细的显微组织结构;(2)组织内部大角度晶界;(3)较低的位错密度和(4)均匀的几何必须位错和局部应变分布导致的。