The effect of welding thermal cycles on microstructure of a martensite-bainite experimental microalloyed steel was analyzed. In the fusion zone, bainite and acicular ferrite microstructure is presented. In the heat affected zone, the microstructure presented is: a) bainite in the grain coarsening subzone; b) polygonal ferrite in the recrystallization subzone; c) quasi-polygonal ferrite and tempering martensite in the intercritical subzone; d) tempering martensite in the subcritical subzone. By microhardness tests, a softening in the recrystallization, intercritical and subcritical subzones was observed, which is related to the microstructural features. Additionally, by nanohardness tests, hardening was observed in the boundary between intercritical and subcritical subzones, which can be attributed to a secondary hardening phenomenon due the precipitation of carbides of alloying elements. Finally, polygonal ferrite and bainite have similar behavior and nanohardness which is due the grain boundary.Se analizó el efecto de los ciclos térmicos de soldadura en la microestructura de un acero microaleado experimental martensítico-bainítico. En la zona de fusión se presenta una microestructura de bainita y ferrita acicular. En la zona afectada por el calor se presenta una microestructura de: a) bainita en la subzona de crecimiento de grano; b) ferrita poligonal en la subzona de recristalización; c) ferrita cuasi-poligonal y martensita revenida en la subzona intercrítica; d) martensita revenida en la subzona subcrítica. Mediante pruebas de microdureza se observó que se presenta un ablandamiento en las subzonas de recristalización, intercrítica y subcrítica, el cual está relacionado con la microestructura presente. Adicionalmente, con pruebas de nanoindentación, se observó un endurecimiento en la frontera que separa a la subzona intercrítica de la subcrítica, que puede ser atribuido a un fenómeno de endurecimiento secundario por precipitación de carburos de los elementos aleantes. Finalmente, se observó que la ferrita poligonal presenta un comportamiento y nanodureza similar a la bainita debido al efecto del borde de grano.