焊接是一个在局部区域快速加热和冷却的热加工手段，熔合区会受到周围未熔化金属的约束而不能自由膨胀和收缩，冷却到室温时就会产生残余应力和变形。随着钢结构的制造向着由焊接代替铆接的趋势发展，为了提高结构的抗脆断性能，钢材逐步向着低碳和复合合金化的方向变化。低温相变焊接填充材料就是一种含碳量比较低，并且通过改变合金元素的含量来降低马氏体开始相变温度，从而能够实现利用相变体积膨胀消除冷却过程中的热收缩，把焊接残余拉应力降到最低。低相变点材料填充的焊缝，焊前坡口不需要预热和焊后结构不需热处理，降低了操作工序和难度，节约了成本，而且焊接残余应力被有效的控制，焊缝还表现出比较优良的性能。　　本研究基于合金元素对马氏体开始转变温度Ms点的影响和它对材料性能分析的基础上，结合舍弗勒相图中成分与组织的关系，制备了低温相变焊接填充材料，并分别用TIG（Tungsten Inert Gas arc）和CMT（Cold Metal Transfer）方法对CLAM（China Low Activation Martensitic steel）钢对接焊接，利用显微镜（Optical microscope和Scanning electron microscope）对焊缝和热影响区的微观组织进行观察和分析，同时对接头的拉伸断裂、显微硬度、冲击韧性和压缩性能进行测试，最后利用 X射线衍射仪测定了焊缝区域的相组成和残余应力。两种方法焊接的焊缝显微组织均以针状马氏体为主，还残留少量奥氏体（6%~12%），热影响区组织比较粗大，熔合区存在元素的迁移和扩散现象。利用拉伸试验机进行的拉伸试验，显微硬度计测量硬度，摆锤进行的冲击试验，拉伸结果显示断口在母材热影响区上，TIG焊接接头的抗拉强度为657MPa，它高于CMT焊缝的615MPa；TIG焊缝的冲击吸收功平均值为28.3J，热影响区为80.5J，CMT的分别为22.2J和81.7J；焊缝显微硬度较高可达400HV，TIG比CMT硬度稍高，热影响区存在一个软化区域，这是由于它受到焊接热源的不均匀加热作用，使组织粗化。焊接接头残余应力是根据X射线衍射的方法测量角度的变化计算出来的，结果显示衍射角在154°附近，焊缝内部主要以压缩残余应力为主，热影响区存在接近300MPa的拉伸应力，压缩应力值由焊缝中心向外逐渐减小，TIG和CMT焊接接头残余应力的变化趋于一致。利用衍射方法计算焊缝显微组织中各相的体积含量，结果显示室温组织由马氏体和奥氏体两相组成，马氏体是相变的产物，奥氏体是单相组织转变不完全而残留的结果，残余奥氏体的体积百分含量在12%以下，焊缝的局部区域奥氏体含量稍高，可能是由于冷却速度较慢，转变过程不完全。利用Geleeble-3500测量了焊缝金属在冷却时的相变过程和真应力-真应变随温度变化的曲线以及预应变对相变温度的影响，马氏体开始转变温度在230℃左右，此时相变引发的体积膨胀会使焊缝内部及其相邻区域产生压应力。预应变作用下的相变实验表明，不同变形程度的试样具有不同的马氏体开始转变温度，随变形程度的增加，开始转变温度降低。压应变会阻碍马氏体相变的发生，它能够降低马氏体开始相变温度，当变形程度越大时，抑制马氏体转变的程度越强烈。试样经工程应变为60%的压缩变形以后，显微组织发生了比较明显的塑性变形，沿变形方向被压缩而垂直变形方向被拉长，在应变速率为0.1s-1或者1s-1条件下，变形抗力随变形温度的提高而降低。在950℃或者1050℃条件下，变形抗力随应变速率的增加相应的增大。950℃压缩变形时，其变形抗力可达200MPa～250MPa，1050℃时变形抗力约为100MPa～150MPa。