本文对成分为 Fe-0.28C-2Mn-0.93Al-0.97Si(wt.%)的 1000 MPa 级 TRIP 钢和成分为Fe-18.8Mn-0.63C(wt.%)的1200 MPa级TWIP钢的激光焊接性能分别进行了研究。通过光学显微分析(OM)、扫描电子和透射电子显微分析(SEM和TEM)及电子背散射衍射技术(EBSD)对焊接接头的显微组织进行表征,结合对焊接接头进行显微硬度和拉伸性能测试,研究了焊接速度及线能量对两种汽车用先进高强钢激光焊接接头显微组织及力学性能的影响。使用快速热膨胀仪模拟TRIP钢激光焊接热影响区经历的快速热循环过程,并通过焊接热模拟试验系统研究了快速热循环对热影响区的显微组织转变及力学性能的影响。此外,使用原位SEM、原位EBSD技术对TWIP钢激光焊接形成的焊缝在垂直于焊缝拉伸时的形变及强化机制进行了深入分析。主要结论如下:(1)含碳量为0.28 wt.%,碳当量为0.66%的TRIP钢激光焊接形成的焊缝由板条马氏体和下贝氏体组成,焊缝的显微组织形貌及组成相类型随焊接速度及线能量的变化未发生明显改变。焊接工艺参数对热影响区的影响表现为热输入引起温度场温度梯度的变化,导致热影响区内不同区域的显微组织形成空间分布上的差异。(2)焊缝是TRIP钢激光焊接接头硬度最高的区域,焊接速度及线能量的变化对焊缝的平均显微硬度没有明显影响,焊接接头未出现热影响区软化现象。TRIP钢激光焊接样品在垂直于焊缝方向进行拉伸时可表现出良好力学性能,抗拉强度与母材大致相等,塑性损失与焊缝及热影响区的宽度有关,焊接接头平行于焊缝拉伸时的力学性能显著降低,焊缝最先发生断裂,凝固过程中树枝晶晶界处合金元素的偏析可能是导致焊缝发生沿树枝晶晶界脆性断裂的原因。(3)使用快速热膨胀仪模拟TRIP钢激光焊接热影响区经历的快速热循环过程,所得到的热模拟热影响区显微组织与实际激光焊接形成热影响区的显微组织相似,焊接热模拟试验结果表明,TRIP钢激光焊接热影响区可大致分为两个区域,即热循环峰值温度低于Ac1温度发生亚稳相(即残余奥氏体及无碳化物贝氏体)回火转变的区域和热循环峰值温度高于Ac1温度发生重新奥氏体化并在冷却过程中发生马氏体转变的区域。模拟热循环峰值温度为400℃～Ac1温度时,热影响区的显微组织演变主要涉及亚稳相残余奥氏体及无碳化物贝氏体的回火分解,快速热循环过程中分解析出的渗碳体颗粒引起了析出强化作用,同时渗碳体析出会引起残余奥氏体局部贫碳和在冷却过程中部分转变形成马氏体,两方面因素补偿了由于强化相数量减少造成的硬度损失,防止热影响区软化现象的发生;热循环的峰值温度高于Ac1时,热影响区的显微组织发生重新奥氏体化,经历较高峰值温度热循环时,新形成奥氏体中碳浓度的降低是导致热影响区中下贝氏体形成的原因。(4)成分为Fe-18.8Mn-0.63C的TWIP钢在激光焊接过程中,Mn和C元素在焊缝凝固时发生了显微偏析。焊缝内部的第二相颗粒主要为分布在树枝晶枝晶臂间隙位置的离异共晶相(Fe,Mn)3C和一些夹杂物颗粒。(5)TWIP钢激光焊缝在垂直于焊缝拉伸时的形变及强化机制研究结果表明:在低应变阶段,位错滑移是焊缝的主要形变机制,在高应变阶段,孪生成为主要形变机制,大量形变孪晶的形成能够显著强化焊缝的强度、塑性及加工硬化能力。在形变初期,焊缝内部树枝晶晶粒滑移系开动情况符合施密特定律,并且晶粒取向的扭转路径由最大施密特因子对应的滑移系决定。树枝晶的初始晶粒取向是影响TWIP钢激光焊缝形变强化机制及加工硬化行为的重要因素。(6)变化焊接速度和线能量对TWIP钢进行焊接均可得到全奥氏体结构的焊接接头,熔合中心线附近形成的缩松是焊缝内部主要的焊接缺陷。提升焊接速度或降低线能量可使焊缝内部树枝晶的二次枝晶臂间距减小,树枝晶晶粒细化,并且使焊缝内部<0 0 1>//RD丝织构的比例和强度增加。(7)焊缝是TWIP钢焊接接头硬度最低的区域,焊接工艺变化对焊缝的平均显微硬度没有明显影响。焊缝强度决定了焊接接头垂直于焊缝的力学性能,并且焊缝内部<0 0 1>//RD丝织构的比例和强度是影响焊缝强度的最主要因素。TWIP钢焊接接头垂直于焊缝的力学性能受到焊缝内部<0 0 1>//RD丝织构和树枝晶晶粒尺寸的共同影响,而平行于焊缝方向的力学性能与母材大致相等。