低合金高强度钢广泛地应用于压力容器、桥梁、机车车辆等工程构件的生产中。但随着焊接技术的不断更新,为了提高生产效率,低合金高强度钢适应大线能量焊接的能力越来越受到重视。采用高熔点、高温稳定性好的Ca、Mg氧化物粒子,利用其在焊接热影响区(HAZ)中起到的钉扎晶粒晶界及可以作为韧性组织形核核心的作用,得到具有良好强韧性和优良可焊性的大线能量焊接用低合金高强度钢。本文综合运用冶金热力学和冶金物理化学的方法,结合金相显微镜、扫描电镜(SEM)配能谱(EDX)、焊接热模拟技术和力学性能等现代分析测试手段,系统研究Ca、Mg元素对低合金高强度钢焊接HAZ中显微组织、夹杂物形态、成分和分布以及力学性能的影响,揭示Ca、Mg元素诱导低合金高强度钢焊接HAZ针状铁素体(IAF)强韧化机制。本论文对通过真空感应熔炼实验和控轧控冷工艺得到的Ca、Mg元素含量不同的各组实验钢进行焊接热模拟试验,研究表明,在本实验条件下,添加Ca、Mg元素的实验钢焊接HAZ中金相显微组织主要由多边形铁素体、针状铁素体和粒状贝氏体组成;有效诱导IAF形核的夹杂物明显增多,分布更加均匀;低温冲击韧性有所提高。其中,添加5wt%Mg实验钢的焊接HAZ综合性能最优,其单位面积上有效夹杂物数量最多,为579.10个/mm2;且夹杂物大都以尺寸细小的MgO或含Mg的复合夹杂物形式存在;低温冲击吸收功最高,达到163J,冲击断口主要为韧窝断裂。添加Ca、Mg元素后,焊接HAZ中形成含有Ca、Mg元素的复合夹杂物,使得Ca、Mg元素分别以局部成分变化机制和最小错配度机制为主的方式诱导IAF形核;同时,实验钢焊接HAZ中的Ca、Mg元素及其复合夹杂物主要起到细晶强化和弥散强化的作用。