低合金高强钢具有高强度、高韧性、低温性能极佳、综合性能好的特点,因此其在国防以及民用领域受到广泛重视。中、厚板高强钢的常规焊接方法存在热输入大,变形大,易产生缺陷等问题,而激光-MAG复合多层焊以其稳定性高,熔深大,热输入低和较好的间隙适应能力,能够有效减少上述问题的出现。本文采用激光-MAG复合多层焊技术对16mm厚低合金高强钢(11CrNi3MnMoV)进行焊接,重点分析了焊缝各区组织对力学性能的影响,以及断裂行为与断口特征之间的关系。对U型坡口和Y型坡口的焊缝成型进行对比分析,最终选用Y型坡口,同时优化激光-MAG复合多层焊工艺,获得了成型良好的焊缝。通过光学显微镜分析了多层焊接头的宏观特征,比较了各区域的尺寸特点。应用SEM和TEM对各区域的微观组织特征和形成原因进行分析,确定了焊缝铁素体基体中贝氏体和马氏体的亚结构,为力学性能分析提供理论依据。对多层焊接头硬度进行了测试,焊缝和热影响区的硬度高于母材,硬度峰值出现在熔合区,焊缝根部硬度高于中心线其它位置。焊接接头进行正、背、侧弯180°后,表面均未出现裂纹和缺陷。分别对焊接接头,去应力退火后焊接接头,焊丝、焊缝金属和母材进行拉伸试验和组织分析,焊缝金属强度高于母材,解释了接头拉伸试样断裂于母材的原因,影响其断裂位置的主要因素是微观组织,受焊接残余应力的影响不大。先后进行了焊缝和母材的常温和低温冲击试验,母材冲击韧性稳定,焊缝的冲击功低于母材,并在40℃左右出现了延-脆性转变。分析了焊接接头的断裂行为和断口特征,分别对拉伸试验韧性断口,冲击试验韧性断口和准解理断口的形成原因进行解释,比较不同断口的第二相粒子尺寸和成分,结合微观组织对接头性能做出客观的评价。