低相变点(Low Transformation Temperature,LTT)焊接材料在改善高强钢焊接接头的疲劳强度和残余应力调控方面效果显著。然而,LTT焊接材料的强度高,韧性较差,限制了其推广应用。本文针对LTT焊接材料强韧性不匹配的问题,研究了LTT熔敷金属的强韧化机理,在保证LTT焊丝改善焊接接头残余应力分布和疲劳强度显著提高的前提下,探索改善其强韧化匹配的有效方法。高密度的位错缠结和少量孪晶马氏体是传统全马氏体LTT熔敷金属脆化的主要原因。本文将LTT熔敷金属的显微组织设计成马氏体+残余奥氏体的双相组织,并优化了残余奥氏体的含量,利用残余奥氏体的变形协调作用和TRIP效应、以及残余奥氏体使裂纹转向或止裂和大角度的马氏体/残余奥氏体相界阻碍裂纹扩展等韧化作用,改善了LTT熔敷金属的韧性。根据双相LTT熔敷金属的组织特点,开发了焊后配分工艺(200/300°C),利用碳配分使马氏体中的碳原子扩散至残余奥氏体。富碳的残余奥氏体,稳定性增加,抑制了残余奥氏体在低应力水平发生应力诱发马氏体相变,增强了残余奥氏体的变形协调作用,获得了持续的高应变硬化速率和TRIP效应,使屈服强度、塑性和韧性显著提高。疲劳试验结果表明,焊后配分工艺(200°C×1h)不会降低LTT焊接接头的残余压应力和疲劳寿命。为了满足超高强钢的应用需求,针对全马氏体LTT熔敷金属开发并优化了逆相变回火工艺,获得回火马氏体+逆变奥氏体+细小碳化物的混合组织。逆变奥氏体分布于马氏体板条和板条块之间,形成软/硬相结合的层级结构,使其具有良好的韧性。回火马氏体引起的软化和细小碳化物的强化共同作用使其保持高的强度。优化的短时保温逆相变回火虽然使LTT焊接接头的残余压应力和疲劳强度有所下降,但是,相对于普通焊丝的焊接接头,疲劳强度仍大幅提高(139%)。焊接时母材稀释作用导致LTT焊缝金属的M_s升高,相变膨胀量降低,削弱了LTT焊丝改善焊接接头寿命的效果。考虑母材稀释率的影响,提出了基于稀释率预测LTT焊接材料M_s点合理范围的方法,建立了LTT焊接材料M_s点与母材化学成分、稀释率的预测公式。疲劳试验结果表明,采用M_s点为97°C的双相LTT焊丝的焊接接头的疲劳强度最高,与预测结果相吻合。