加压冶炼技术对钢铁材料品质的改善具有重要意义,它能够使钢液中易挥发元素的溶解度提高,增加元素收得率,发挥该元素净化钢液以及微合金化的作用,从而使钢的组织性能得到改善。常压下,镁元素的熔点和沸点分别为650℃和1103℃,远小于钢液温度,在炼钢时呈气态,难溶于钢液。本研究利用加压镁冶炼技术熔炼制备三种不同镁含量的SKS51钢,以镁含量为主要变量,对加压镁处理SKS51钢在每个热处理阶段的显微组织及力学性能进行了分析。同时,本研究还采用了高功率光纤激光器对三种不同镁含量的SKS51钢热轧板进行拼焊,对镁元素在焊接接头原始态以及焊后热处理各个阶段对组织影响规律进行了探索。通过光学显微镜、场发射型扫描电子显微镜、激光扫描共聚焦型显微镜、维氏显微硬度计及X射线衍射仪等表征手段分析了激光焊接工艺参数对焊接接头表面形貌、微观结构和显微硬度分布的影响,获得优化焊接工艺参数,同时分析了镁元素对SKS51钢及其焊接接头在整个热处理工艺过程中组织演变的影响规律,并利用二次离子质谱对不同镁含量SKS51钢接头微区镁元素分布进行分析。利用冲击试验机对SKS51钢及其激光焊接接头进行了不同温度下的冲击试验和动态断裂韧性试验并表征其断口形貌,阐述了镁元素对其韧性和断裂机制的影响规律。研究发现:镁元素可以细化珠光体团和奥氏体晶粒尺寸、改善碳化物球化效果以及细化回火屈氏体组织。加压镁含量为0.2%时,珠光体团及奥氏体细化效果较好,但有害夹杂物存在较多。加压镁含量为0.046%时,碳化物球化效果以及回火屈氏体细化程度较好。镁含量为0.046%时,SKS51钢在各个热处理阶段均可获得较高硬度。在冲击韧性方面,镁含量为0.046%时,SKS51钢的冲击韧性最好。同时,冲击韧性随温度降低逐渐减小。SKS51钢激光焊接工艺的优化参数为激光功率2.6kW,焊接速度2.0m/min,离焦量0 mm,保护气体氩气的流量30 L/min;其接头由熔合区、热影响区和母材区三部分构成。熔合区是马氏体组织,热影响区可分为粗晶热影响区和细晶热影响区,其组织均为马氏体,母材区为珠光体组织。加压镁含量为0.2%的SKS51钢接头熔合区镁元素存在大量挥发现象,表现为熔合区的镁含量低于热影响区。加压镁含量为0.046%的SKS51钢及其接头在各个热处理阶段显微硬度分布较好,冲击韧性和动态断裂韧性相对较好,说明适量镁含量可以提高其韧性,但这种改善韧性的效果随温度的降低逐渐减小。