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组织均匀程度对性能具有重大影响，采用光学显微镜、扫描电子显微镜对C300马氏体时效钢的钨极氩弧焊焊接接头进行了分析。研究表明，接头在焊态、焊后同溶态以及焊后固溶时效态均具有组织的不均匀性。焊缝也存在组织不均匀性，后道焊接对前道焊缝造成不同程度的固溶和时效作用，加剧了整个焊缝区组织的不均匀性。焊缝以胞状树枝晶为主，在末道焊缝中存在少量的胞状晶。高温均质化处理可以消除焊缝的胞状树枝晶形貌和合金元素偏析，实现焊缝组织和成分的均匀化，但会使得晶粒严重粗化。