耐热钢是指在高温条件下具有较高力学性能以及化学稳定性的合金钢,广泛应用于石油化工、火力发电、船舶动力等关系国计民生的关键行业。实际工程应用中,往往通过焊接实现大型完整工件的制备。但在耐热钢的焊接过程中发现:焊接工艺及焊缝成分一致的情况下,焊缝不同位置冲击韧性波动性大、且一些位置的冲击韧性远低于实际工程所要求的最低标准。焊缝金属冲击韧性的提高及稳定性的改善仍是焊缝金属研究领域的一大难题。本课题针对手工电弧焊和埋弧焊多层多道焊缝金属低温冲击韧性不稳定且出现低值的问题,通过光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析（EDS）、荧光光谱仪（XRF）等手段对焊缝金属微观组织、化学成分及冲击试样断口形貌等进行表征,分析了焊缝金属冲击韧性与微观组织的对应关系,研究了造成手工电弧焊及埋弧焊焊缝金属低温冲击韧性不稳定及出现低值的原因。在此基础上,采用同步热分析仪（STA）测定焊缝金属的DSC曲线,为优化热处理工艺、提高冲击韧性及稳定性提供依据。研究结果表明:影响手工电弧焊（焊态）焊缝金属冲击韧性稳定性的主要原因是焊缝金属组织不均匀,对于冲击功较低的试样,其焊缝中存在粗大块状铁素体、粗大边界铁素体等组织,且这些组织分布很不均匀。直接回火热处理态（PWDT）焊缝金属韧性不稳定是柱状晶区晶粒粗大且尺寸不均匀造成的。先正火后回火的热处理工艺（PWNT）可以有效提高手工电弧焊（焊态）焊缝金属组织的均匀性,进而大幅提升焊缝金属整体的低温冲击韧性。埋弧焊焊缝金属厚度方向不同位置冲击功差异较大的原因是不同位置焊缝金属组织中存在不同体积分数及不同尺寸的粗大ɑ-铁素体（尺寸超过300μm）。焊缝金属冲击功与焊缝组织中粗大ɑ-铁素体所占体积分数呈反比关系。同时,这些粗大ɑ-铁素体是否连续分布对焊缝金属韧性波动也有一定影响。上述关于耐热钢焊缝金属在低温环境下微观组织与冲击韧性的相关性研究,对焊缝金属低温韧性及其稳定性的提高等方面具有重要的理论价值。同时相关问题的解决将对耐热钢焊件的安全稳定运行以及服役寿命的延长具有重要的工程意义。