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超低碳贝氏体钢（ULCB钢）的出现是近30年来社会需求和现代冶金技术发展的必然结果，具有超低碳、高洁净度、超细晶粒、高强韧性等特点，完全不同于目前大量使用的钢材。因此，ULCB钢的焊接热影响区也会随之出现一些新的问题。研究焊接热过程对ULCB钢热影响区组织性能的影响对于优化钢材成分、轧制工艺和制订焊接工艺均具有重要意义。本文采用热模拟技术和焊接工艺试验相结合的方法，分别研究了抗拉强度为700MPa和610MPa的两种ULCB钢热影响区的组织性能。700MPa的ULCB700钢主要用于工程机械，610MPa的ULCB610钢主要用于大型石油储罐的建造。焊接热循环是进行焊接热模拟实验的重要控制数据，本文分析比较了常用的焊接热循环计算公式，并通过焊接工艺实验确定了适合本文所研究ULCB700钢的焊接热循环解析计算公式。采用焊接热模拟技术研究了焊接热过程对ULCB700钢焊接热影响区粗晶区组织、性能的影响规律。获得了ULCB700钢的模拟焊接热影响区连续冷却组织转变图（SH-CCT图），揭示了不同冷却速度下ULCB700钢热影响区的相变过程。系统研究了焊接热循环对模拟焊接热影响区冲击韧性的影响规律。进行了不同工艺条件下的CO2气体保护焊接工艺试验，测试分析了焊接接头的力学性能和组织。结合热模拟实验结果和焊接试验结果，实现了对ULCB700钢常用焊接条件下焊接热影响区组织性能的预测。气电立焊是ULCB610钢在石油储罐建造时采用的重要焊接工艺。本文基于半无限大体上任意一移动点热源作用下的焊接热传导三维瞬态解析解，建立了气电立焊焊接热过程的解析计算模型。该模型将气电立焊的焊接热输入处理为沿三个坐标轴分布的有限个点热源，并提出了适于气电立焊的三维串热源模式。利用上述解析计算模型研究了ULCB610钢气电立焊熔池的建立，计算了焊接温度场与焊接热循环曲线。并通过焊接工艺试验验证了计算模型的可靠性。系统进行了ULCB610钢的气电立焊热模拟实验和焊接工艺试验，研究了焊接热循环参数对热影响区冲击功和组织的影响规律，以及气电立焊工艺条件对接头组织性能的影响。试验结果表明，ULCB610钢经大热输入的气电立焊后，热影响区的冲击功显著下降，而经过920℃淬火+650℃回火后母材和焊接热影响区的组织和性能均明显改善，焊接接头性能明显提高。