A517Q改进型齿条钢是目前海洋钻井平台桩腿建造中常用的钢种，且在建造的过程中需要大量的焊接工序。由于海洋平台恶性的工作环境，齿条钢焊接接头不仅要具有较高的承载能力及强度，更重要是要能够在深海环境中，保证良好的低温韧性，以确保钻井平台的安全运行。本文以178mm大厚度齿条钢A517Q改进型齿条钢为研究对象，由于试验钢中大量合金元素的加入，使试验钢具有较高的淬硬倾向，在焊接过程中极易形成淬硬的马氏体。日前，对A517Gr.Q改进型齿条钢焊接热影响区综合的组纵分析和力学性能研究还不够全面。因此，本研究课题主要针对不同焊接热循环下，对A517Q焊接HAZ显微组织与力学性能的变化及关系进行探究。具体研究内容如下:

(1)在 Gleeble-3500热/力模拟试验机上进行物理模拟，获得单次热循环和二次热循环下的焊接HAz各亚区的物理模拟试样,并采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜（SEM)、透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射仪（XRD)等观察分析不同焊接HAZ亚区的微观组织形貌。

(2）对A517Q齿条钢焊接热影响区各亚区显的硬度、示波冲击韧性进行测定并对其断裂行为进行分析,明确A517Q齿条钢在不同焊接热循下焊接热影响区力学性能特点。

(3）为了从微观层面解释A517Q齿条钢焊接热影响区各亚区力学性能特征，对断口侧面形貌进行观察，结合冲击载荷-位移曲线，从裂纹的形核与扩展两个方面综合分析焊接热影区亚区脆化和韧化行为特征。

试验用钢为178 mm的690 MPa低合金高强度调质钢(ASTM A517Gr.Q)厚板。调质工艺为~900℃ (3h）淬火+~610℃ (5 h)回火处理。于板厚1/4位置进行取样后，利用直读光谱仪对母材的化学成分进行测试，结果如表2-1所示。图2-1为A517Q齿条钢的显微组织，在这些合金元素的基础上，经过调质处理后，母材的基体组织以贝氏体组织为主，这种贝氏体组织是保证齿条钢具有良好强韧性的基本原因。图中原奥氏体晶界(PAGB）依稀可见，晶粒尺寸在45~50 um之间，显微品粒度级别为6级。

图2-2为A517Q的常温拉伸应力应变曲线，经过数据处理，试验钢的屈服强度、抗拉强度、屈强比和延伸率如表2-2所示。可以看出，试验钢具有足够的强韧性，屈服强度达到782 MPa，-40℃的冲击吸收能力达到108 J。但是由于A517Q齿条钢中 Nb、Ti、V等合金碳化物析出强化及贝氏体相变强化作用使基体过分强化，导致试验钢在拉伸试验中强度增长较快，最终表现为屈强比增大，应变硬化指数下降。在实际工程应用中，这种高屈强比的钢种对焊接过程的要求非常严格，以保证结构的安全性。