ZG06Cr13Ni4Mo作为一种超低碳马氏体不锈钢,具有优异的综合力学性能而被广泛应用于核电机组叶轮、水轮机转轮等。但是由于像转轮这样的大型铸件由于体型巨大结构复杂通常采用铸焊加工制造而成,在铸造和焊接的过程中均不可避免的存在一些超标缺陷而导致结构件性能下降需要进行补焊修复,若在返修过程中无法一次修复获得符合要求的产品,则需多次补焊返修。为了明确不同补焊加回火次数下ZG06Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢补焊区显微组织的演变规律及力学性能的变化,首先采用GTAW对20mm厚的试板进行补焊后,在未回火和560℃、600℃与640℃回火2h的四组试件中检测补焊区域的组织和力学性能的变化,得出一个较优的回火温度;然后在相同的工艺下进行一次、二次和五次补焊及回火后检测补焊区的组织与性能的变化。通过XRD、OM、SEM、TEM、EBSD分析了补焊区的物相组成与含量、显微组织、晶粒尺寸、晶界角度和织构取向等,对补焊区组织随补焊与回火次数的演变规律进行分析。通过对铸件、一次补焊、二次补焊与五次补焊进行硬度、拉伸、冲击、和疲劳的力学性能测试,分析了补焊区的力学性能随补焊次数的变化规律。经过整体的研究分析得出以下的结论:（1）在未回火和560℃、600℃和640℃回火2h后,焊缝和热影响区的组织为回火马氏体与回火索氏体的混合组织,随回火温度的升高,在焊缝中出现的逆变奥氏体含量先增加再急剧降低,晶粒尺寸先减小再增大,在600℃时逆变奥氏体的含量最高为9.39%、晶粒尺寸最小为0.274μm;600℃回火下试样在硬度、拉伸和冲击测试具有较好的强韧性表现,所以选择600℃为补焊后的回火温度。（2）在原始铸件及一次、二次及五次补焊回火后的补焊接头中,母材为粗大的回火板条马氏体组织,焊缝区和热影响区随补焊次数的增加从回火马氏体与回火索氏体的混合组织逐渐转变为回火索氏体组织;一次、二次和五次补焊接头中,逆变奥氏体的含量在焊缝区分别为9.37%、12.41%和8.48%,在热影响区分别为8.8%、10.9%和4.87%;随补焊及回火次数的增加,焊缝区与热影响区的晶粒尺寸在逐渐减小,大角度晶界的比例逐渐增加,织构的各向异性分布更加均匀。（3）与原始铸件相比,随补焊次数的增多,一次、二次和五次补焊后焊接接头强度呈下降趋势,而塑性和韧性得到改善,其中抗拉强度降低了4.8%、6.7%和11.9%,伸长率分别增加了25%、56.1%和68.9%;从冲击测试来看,焊缝区和热影响区的冲击功在逐渐增加,并且焊缝区的冲击功显著高于热影响区,焊缝区冲击功（-20℃）分别提高了130%、175%和221%,热影响区的冲击功（-20℃）分别提高了20.6%、25%和58%。（4）随补焊次数的增多,与原始铸件相比,一次、二次补焊的疲劳极限分别提高了6%和11.3%,但是五次补焊区的疲劳极限却下降了11.4%,补焊后焊接接头疲劳极限呈先增大后减小的趋势。