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使用焊接热模拟技术研究了SA508—3钢回火焊道实现的热循环条件，试验结果表明，粗晶区和临界粗晶区在经历峰值温度650℃的二次焊接热循环后均可以形成以回火索氏体为主的显微组织，显微硬度低于350HV，冲击吸收能量高于100J，均满足标准要求。粗晶区和临界粗晶区在经历峰值温度950℃的焊接热循环基础上再经历峰值温度650℃的焊接热循环时，均可得到晶界附近细小的回火索氏体和晶粒内部的回火索氏体组织，显微硬度330HV左右，冲击吸收能量达到190J。基于热模拟试验结果，找到了两种回火焊道实现的焊接热循环条件。