980MPa低碳贝氏体高强钢具有高的抗拉强度、高韧性和高的裂纹扩展阻力,是理想的低温结构材料。对于这种高强钢,传统的焊缝金属已不能满足焊接接头韧性的要求,焊缝金属成为焊接接头的薄弱环节。新型的贝氏体焊接材料可形成具有高强度高韧性的贝氏体组织的焊缝。因此,本文主要针对母材及焊缝金属组织的冲击韧性展开研究。本研究中的材料为980MPa高强钢焊接接头的母材BM及六种不同工艺的焊缝金属DM4-1、DM4-5、M10、T100、T5-20、T5-21。在韧性断裂和解理断裂物理模型的理论基础之上,采用圆棒拉伸实验和缺口冲击试验对材料的宏观力学性能进行评价,采用SEM、EDX、XRD、TEM、EBSD等手段对材料的组织进行表征,进而得到组织与缺口韧性的关系。研究结果表明：由于熔池在凝固时存在较小的成分过冷,焊缝的一次组织为胞状晶和胞状树枝晶,两侧焊道存在明显的层状偏析,中心焊道由于受两侧焊道热处理和部分重熔的作用,层状偏析减轻。层状偏析区的胞状晶比中心焊缝区的胞状晶尺寸小。通过能谱分析表明,焊缝T100一次组织中胞状枝晶的晶界处存在明显的成分偏析,其Si、Ni、Mn含量明显高于胞状枝晶内部。DM4-1和DM4-5中Ni和Mn含量少,在凝固时成分过冷较小,因而形成胞状晶,M100、T100、T5-20和T5-21中的Ni和Mn含量高,成分过冷较大,易形成胞状树枝晶。通过对母材显微组织及焊缝的二次组织分析表明,母材BM显微组织为板条贝氏体组织,有少量的块状铁素体分布其间,奥氏体晶界不可见。焊缝DM4-1显微组织为针状铁素体和板条贝氏体的混合组织,奥氏体晶界清晰可见,M100、T100和T5-21显微组织为贝氏体组织,奥氏体晶界不可见。母材及焊缝缺口根部组织中贝氏体层团尺寸的大小关系是DM100>DT100>DDM4-1>DT5-21>D母村BM。母材及焊缝的硬度大小关系为：HDM4-1<H母材BM<HT100<HM100。X射线衍射分析表明：母材BM、焊缝DM4-1、DM4-5、M100、T100、T5-21、T5-20的焊缝组织中的相主要为贝氏体或铁素体相。TEM电子显微分析表明,母材中的板条状组织为贝氏体相。通过SEM观察和统计,母材及焊缝缺口侧面裂纹尺寸(临界事件)a的大小关系是：aM100>aT100>aDM4-1>aT5-21>a母材BM。母材、T5-21、M100、DM4-1层团尺寸D的关系为：D母材BM<DT5-21<DM100<DDM4-1.EBSD分析表明,针状铁素体之间为大角度晶界,贝氏体板条之间为小角度晶界,贝氏体团界为大角度晶界。通过韧性断裂和解理断裂的物理模型可得到以下结论：母材及焊缝金属室温缺口冲击韧性与韧窝的形态有关,焊缝T100浅而密集的枝晶形态的韧窝导致低的冲击韧性,焊缝M100韧窝断裂和解理断裂的混合断裂形态导致低韧性,母材BM和T5-20韧窝为二次孔洞融合形成的,因而韧性较高。焊缝金属在发生解理断裂时,大角度晶界可在解理断面上形成较粗的撕裂脊,大角度晶界对裂纹的扩展有一定的阻碍作用。然而大角度晶界密度的大小与冲击韧性的高低没有直接的关系,大角度晶界不是造成冲击韧性差异的原因。根据解理断裂的物理模型,母材及焊缝金属的低温缺口冲击韧性由解理断裂的临界事件决定。针状铁素体和贝氏体混合组织解理断裂的临界事件是奥氏体晶粒,板条贝氏体组织解理断裂的临界事件是贝氏体团。临界事件的尺寸不同决定了韧脆转变温度的差异,临界事件尺寸越小,韧脆转变温度越低,韧脆转变温度的大小关系为Tk(母材BM,T5-20, T5-21)<Tk(T100)<Tk(DM4-1)<Tk(M100).通过对含B2相TiAl金属间化合物断裂行为研究表明：在较低应力下,B2相对裂纹有阻碍作用,停在B2处或绕过B2相扩展,起到韧化的作用。解理断裂的临界事件是沿层裂纹的扩展。由于主裂纹尖端附近的区域具有较高的应力,B2相与基体相变形程度不同导致新裂纹在B2相与基体之间起裂。圆弧试样原位拉伸断裂时,裂纹经过沿层开裂—沿层裂纹扩展—穿层断裂的过程。裂纹的扩展路径与层片取向有关,层片的取向决定了裂纹的扩展路径。直缺口试样原位拉伸断裂过程为：在外加载荷作用下,缺口处裂纹发生扩展,形成主裂纹,层片对主裂纹的扩展有明显的阻碍作用,裂纹在穿层扩展时要反复经历钝化—穿层—再钝化的过程。当应力达到一定值时,在主裂纹的前沿附近,会产生大量的新裂纹,主裂纹与新裂纹的贯通导致试样的整体断裂。