大热输入焊是一种重要的焊接方法，由于焊接线能量高，使得焊接熔池高温停留时间长，焊缝的晶粒迅速长大，造成焊缝金属的韧性大幅度降低，出现严重粗晶脆化现象，使得焊缝金属的韧性不能满足使用要求。在大热输入多层多道焊情况下，还会形成焊缝金属粗晶热影响区（Coarse Grain Heat Affected Zone；CGHAZ）。在焊缝金属CGHAZ中，由于大热输入焊焊接热循环的作用，导致奥氏体晶粒组织严重粗化，在随后的冷却过程中，焊缝金属CGHAZ内粗大的奥氏体晶粒组织可能转变成为块状铁素体、粒状贝氏体和M-A组元，导致焊缝金属CGHAZ产生局部脆化，韧性大大降低。　　使用了测温设备研究了大热输入焊的焊接热循环特征，得出结论：FCB法三丝埋弧焊热作用并不是单丝焊热作用的简单叠加，根据焊接过程中形成熔池的情况，FCB法三丝埋弧焊热影响区会经历单次热循环或者多次热循环且多次热循环的峰值温度不同。双丝多层焊焊缝金属会经历多次热循环，其中焊缝金属 CGHAZ热循环升温速度快，峰值温度高，对焊缝金属组织性能带来不利影响。　　对焊接熔池内可能存在的含 Ce夹杂物进行了热力学分析计算，在焊接熔池中，当a[O]/a[S]<0.213时，Ce2O3反应生成Ce2O2S，否则Ce2O3稳定存在；当a[S]<0.0055并且a[O]/a[S]<1.92×10-5时，可以生成CeS；当0.00550.105并且a[O]/a[S]<1.59×10-4时，可以生成Ce2S3。当a[Ce]/a[Al]>0.08时，Ce能与Al2O3反应生成CeAlO3。　　使用三丝FCB法埋弧自动焊得到了不同Ce含量的焊缝金属，分析和讨论了Ce对焊缝金属的夹杂物及组织与性能的影响，结果表明：CeO2在焊接电弧作用下，发生分解、电离同时释放出氧，增加焊缝金属中的氧含量，降低C、Si、Mn的含量。过渡到焊缝金属中的Ce使焊缝金属直径小于1.0μm的夹杂物比例明显增加，夹杂物的直径减小。焊缝金属中的夹杂物转变成Al2O3、MnO、SiO2、TiO、Ce2S3、CeS、Ce2O2S、Ce2O3的复合物。针状铁素体优先在奥氏体晶内Ce的氧硫夹杂物上形核，抑制焊缝金属先共析铁素体、侧板条铁素的形成，促进针状铁素体的形成，提高焊缝金属中针状铁素体比例，减少共析铁素体、侧板条铁素体。当焊缝金属中的Ce为0.038％时，焊缝中的针状铁素体达76.7%以上。稀土Ce细化了焊缝金属晶粒，提高了焊缝金属中针状铁素体的比例，因而提高了FCB埋弧焊焊缝金属的韧性。含稀土Ce的大热输入焊缝金属中针状铁素体的形成机理是夹杂物中的Ce2O3、CeS、Ce2O2S和Ce3S4与α-Fe的错配度小，针状铁素体在夹杂物上形核造成的畸变能较小，Ce2O3、CeS、Ce2O2S和Ce3S4能诱导出大量的针状铁素体。　　研究了焊缝金属CGHAZ中的夹杂物和组织，并对焊缝金属进行了热模拟试验，探讨了Ce对双丝自动埋弧焊焊缝金属CGHAZ内夹杂物和组织的影响，结果表明：大热输入双丝焊含 Ce焊缝金属内夹杂物的主要类型为 Al2O3、MnO、SiO2、TiO、Ce2S3、CeS、Ce2O2S、Ce2O3等，在焊接热循环的作用下，夹杂物表面的Ce的氧硫化物会发生局部溶解或分解，但在冷却过程中发生扩散的合金元素重新向夹杂物聚集，因此，焊缝金属 CGHAZ内的夹杂物成分和类型并没有发生变化。热循环结束后，夹杂物会发生轻微的粗化，但这种粗化行为并不会阻碍夹杂物诱导针状铁素体形核的能力。大热输入焊焊缝金属 CGHAZ内的针状铁素体分为三种类型：一、Ce的氧硫化物诱导形核产生的针状铁素体；二、原位析出的针状铁素体；三、感生针状铁素体。三种针状铁素体的形成机制不同：夹杂物诱导形核的针状铁素体的形成机制是由于Ce的氧硫化物与铁素体间存在较小的错配度；原位析出的针状铁素体是以奥氏体晶粒内存在的大量针状铁素体核心为主导形成的；感生针状铁素体的形成是因为原位析出的针状铁素体之间、夹杂物诱导形核的针状铁素体之间均存在高位错密度。含Ce焊缝金属CGHAZ内存在的高比例针状铁素体提高了焊缝金属CGHAZ的强度。　　使用双丝自动埋弧焊得到了不同Ce含量的焊缝金属，并使用高温激光扫描共聚焦显微镜（High Temperature Laser Scanning Confocal Microscopy；HTLSCM）对不同Ce含量的焊缝金属CGHAZ的组织转变行为进行了原位观察。在焊接金属CGHAZ热循环过程中，稀土Ce能减小夹杂物半径，提高夹杂物的体积分数，因此增加了奥氏体晶粒长大的钉扎阻力，阻碍奥氏体晶粒的严重粗化。Ce能够偏析于奥氏体晶界，从而有效降低侧板条铁素体的转变温度；同时Ce能够提高夹杂物诱导形核的针状铁素体的转变温度，有效促进CGHAZ内形成较多的针状铁素体。