钢阻尼器是增强建筑物抗震性能的重要手段,它通过吸收外部振动能量,从而减弱振动对构件的影响,具有良好的消能减震效果。钢阻尼器在强震来临时通常需要承受高应变低周疲劳,这对阻尼器用钢（低屈服点钢,通常为（超）低碳铁素体钢）的低周疲劳性能提出了较高要求。铁素体钢在循环变形过程中交滑移频繁发生且塑性变形不可逆,在此过程中伴随着组织稳定性降低及应变局域化;随循环进一步进行,疲劳裂纹往往萌生于材料表面的应力集中或应变不相容处,例如驻留滑移带,晶界及位错胞等;疲劳裂纹进一步扩展最终导致材料的疲劳破坏。因此,铁素体钢的疲劳寿命往往较低,此种材料生产出的钢阻尼器的使用寿命难以满足日益严苛的抗震防护需求。在此背景下,本文选用IF钢（超低碳铁素体钢）为实验材料,重点研究了不同微观组织结构对铁素体钢低周疲劳行为的影响,探索改变微观组织以改善铁素体钢低周疲劳性能的可行性,主要研究内容及结论如下:通过热处理制备出细晶试样和粗晶试样,实验表明IF钢低周疲劳力学行为受晶粒尺寸影响。在循环变形初始阶段,晶粒细化使IF钢的平均峰值应力提高。随循环变形周次的增加,细晶试样和粗晶试样表现出相近水平的平均峰值应力。细晶试样在初始10周次内加工硬化程度增加显著,在第11周次至第400周次内加工硬化程度缓慢增加。与细晶试样类似,粗晶试样在初始10周次内加工硬化程度增加显著;在第11周次至第100周次内加工硬化程度基本保持不变;在101周次至400周次内,粗晶试样表现出较细晶试样相对显著的二次硬化。可见晶粒粗化使IF钢的加工饱和和二次硬化阶段更为显著。两种试样在疲劳变形过程中均未表现出循环变形软化。利用修改的Williamson–Hall和Warren–Averbach方程分别计算了细晶试样和粗晶试样的位错密度。结果表明,经400周次循环变形后,细晶试样的位错密度约为7.73×1013m-2,粗晶试样的位错密度约为1.50×1014 m-2。相比较细晶试样,粗晶试样具有更高的位错密度及相对显著的组织不均匀性。细晶组织由尺寸相近且分布均匀的位错胞组成,位错胞尺寸约为1.3μm;粗晶组织由位错胞和Macro-PSB组成,Macro-PSB中包含较为细小的位错胞,尺寸约为0.5μm。疲劳破坏后,细晶试样的位错密度约为3.27×1014 m-2,粗晶试样的位错密度约为3.25×1014 m-2。细晶组织和粗晶组织均由尺寸相近且分布均匀的位错胞组成,细晶组织位错胞尺寸约为1.2μm,粗晶组织位错胞尺寸约为1.3μm。晶界对位错运动的阻碍作用使细晶试样在循环变形初始阶段具有更高的平均峰值应力。Macro-PSB的形成使粗晶试样具有相对显著的加工饱和阶段;而细小位错胞的形成进一步增强位错强化作用,使粗晶试样具有相对显著的二次硬化阶段。通过搅拌摩擦加工制备出梯度结构IF钢。结果表明经两道次搅拌摩擦加工后,IF钢表面层晶粒由50μm细化至15μm,加工效果良好。IF钢经处理后,屈服强度由152MPa提升至221 MPa,抗拉强度由281 MPa提升至307 MPa,延伸率出现微小下降。梯度试样在真应变0.15-0.25范围内加工硬化率下降速率优于原始试样,且在颈缩后仍有一定的继续变形能力。疲劳变形至200周次,原始试样始终表现出循环加工硬化,梯度试样随变形周次增加表现出循环加工硬化、循环加工饱和和循环加工软化三个阶段。疲劳变形后原始试样和梯度试样表面均存在驻留滑移带和沿晶裂纹,但相比原始试样,梯度试样表面驻留滑移带起伏较小,驻留滑移带处仅存在少量细小微裂纹。