氢致延迟断裂是高强度螺栓的主要破坏形式,是妨碍其进一步高强度化的主要因素。本论文主要采用恒载荷缺口拉伸实验(CLT)、慢应变速率拉伸试验(SSRT)、电化学充氢、氢热分析及扫描电镜断口分析等实验方法,研究了Ni和Nb元素对高强度螺栓钢42CrMo和42CrMoVNb延迟断裂行为的影响规律,以期探讨进一步改善其耐延迟断裂性能的技术途径。得到的主要结论如下：针对不同Ni含量(0～1.02%)对高强度钢42CrMoVNb延迟断裂行为的研究结果表明,实验料的氢脆敏感性随着Ni含量的增加而明显降低；断口分析结果表明,所有氢脆断裂试样的裂纹源区均呈现准解理+沿晶断裂的混合断裂模式,且随着Ni含量的增加,裂纹源区的沿晶断裂比例和面积逐渐减小。这表明Ni能够改善实验料的耐延迟断裂的性能。进一步的腐蚀实验及极化曲线测定结果表明,随着Ni含量的增加,实验料的腐蚀速率和腐蚀坑深度均逐渐降低,点蚀抗力逐渐增加,这是添加Ni改善实验料耐延迟断裂性能的主要原因。针对42CrMo钢中添加不同Nb含量(0～0.08%)的研究结果表明,Nb能够显著地细化钢的组织；在较高的奥氏体化温度下会使得材料中粗大的NbC颗粒大量溶入奥氏体中,在高温回火时可析出十分细小的板条状NbC粒子而产生明显的二次硬化作用,使得钢的强度水平得到明显提高。同时这些粗化NbC粒子以及细小的板条状NbC粒子均能够作为氢陷阱而抑制氢的扩散。实验料中添加适当的Nb,并采用合适的回火温度能够降低实验料的氢脆敏感性,但这种作用在奥氏体化温度较高的情况下比较明显。过高的奥氏体化温度使得实验料的组织十分粗大,从而整体呈现出高的氢脆敏感性。