SA508CL-3是典型的低合金核压力容器钢,其具有中等的强度、良好的高温性能、良好的抗中子辐照性、优良的可锻性和焊接性能,广泛的应用于电厂、核电站等重要设备的压力容器。由于工程结构的大型化,导致更厚的钢板应用于工程中。一方面为了焊透这些厚钢板,另一方面也为了减少焊接的道次,众多的大线能量焊接方法应用于其中。焊接时高的热输入直接带来的后果就是热影响区晶粒粗化,使得热影响区的性能恶化,尤其是韧性。同时,在钢材的冶炼中,越来越多的废钢作为原料,而废钢会带入一些微量杂质元素,例如:Sn、Sb和As等。而这些微量杂质对焊接组织性能也具有明显的影响。本文以SA508CL-3为研究对象,利用Gleeble热模拟技术得到均一的,放大的热影响区。分析材料在不同大线能量下的微观组织变化、微量元素行为及其对热影响区脆性的影响机理。实验采用Gleeble-1500D热模拟试验机,对纯试样、含Sn试样和含Ce试样进行峰值温度1320 oC、线能量分别为30 k J/cm、50 k J/cm、70 k J/cm、100 k J/cm的热模拟实验。然后对热影响区进行性能测试、组织观察和机理分析。研究发现,对于纯试样,线能量从30 k J/cm增至100 k J/cm时,试样的韧脆转变温度从-23 oC增至-7 oC,含Sn试样的韧脆转变温度从-13 oC增至-1 oC,含Ce试样的韧脆转变温度从-80 oC增至-15oC,同时各线能量下均是含Ce试样的韧脆转变温度最低,含Sn的最高,纯试样居中。经过光学显微镜和电子显微镜观察分析,确认这种变化是由于微观组织变化造成的。各成分试样,高线能量下为粒状贝氏体而低线能量下为板条贝氏体,中间线能量为混合组织。结果还发现添加Ce的试样,组织明显细化。而且出现了贝氏体转变延后的现象,说明稀土Ce对奥氏体的相变热力学或动力学有一定的影响。而添加Sn元素的试样组织和纯试样没有明显的区别。实验中含Ce试样30 k J/cm时,具有极佳的韧性,其原因是晶粒细小、组织均匀、贝氏体板条细小、纳米级的碳化物高度弥散分布。研究还发现了Ce在原奥氏体晶界上非平衡偏聚的实验现象:随着线能量增加而浓度降低,其临界时间对应的线能量在30 k J/cm附近。由于Ce晶界偏聚可以强化晶界,因此,其对含Ce试样的韧性提高具有重要的作用。