本文对汽轮机转子用钢30Cr2Ni4MoV焊接接头的母材、焊缝金属及热影响区进行了显微疲劳损伤与裂纹扩展试验研究，并引入了数字散斑相关技术。利用光学显微镜原位观察焊接接头表面各部位的疲劳损伤特征和裂纹萌生、扩展特点，研究焊接接头各个区域微观组织对损伤和裂纹的抗力作用，从微观材料学角度分析研究焊接接头微观疲劳损伤断裂机理。主要工作和结论如下： (1)在初期的循环周次内，焊缝组织结构对疲劳损伤表现出较大抗力，随着试验循环次数增大，焊缝区域首先观测到滑移变形，并在滑移线的交界处发现微裂纹。 (2)微裂纹最早萌生于焊缝区或热影响区过热部位，母材上鲜有微裂纹萌生。在裂纹扩展的第一阶段，焊缝组织中板条状铁素体的屈服强度高于其相邻碳化物，难以发生滑移，对微裂纹扩展的阻碍更大，此时热影响区内裂纹扩展速率略高于焊缝；随着循环进行，热影响区中裂纹扩展速率逐渐加快，并且出现大量微孔洞、微裂纹及二次裂纹；其后焊缝对裂纹扩展阻力减弱，但此时热影响区中裂纹已扩展为主裂纹并最终导致试样失效。 (3)对焊接接头的母材、热影响区和焊缝单边缺口试样分别进行了基于数字散斑相关技术的显微疲劳试验，得到了裂纹尖端相应平面位移场分布图和线应变分布图，通过分析这些位移场图，探讨了裂纹扩展过程中尖端组织损伤微观演化过程。 (4)运用宏、微观相结合的方法，分析了影响焊接接头疲劳损伤的因素，提出了焊接接头显微疲劳裂纹萌生寿命预测方法和显微疲劳裂纹扩展寿命预测方法。