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过共析冷拔珠光体钢丝最高抗拉强度超过6 GPa,是迄今强度最高的纳米结构材料。尽管珠光体钢在工程应用上有很大的潜力,但其超高强度的微观结构特性尚未清楚。因此,本文以不同应变量SWRS82B冷拔珠光体钢丝为研究对象,采用扫描电镜原位拉伸测试（in situ SEM test）、电子背散射衍射（EBSD）、高分辨透射电镜（HRTEM）以及X射线衍射（XRD）等方法作为主要的测试手段。探究了珠光体钢渗碳体形变及其断裂行为、小变形冷拔珠光体钢丝微结构演变规律以及微观组织参数与冷拔珠光体钢丝各向异性断裂行为关系;在此基础上探索一种获得高强复相钢的新型热处理工艺,对热处理过程中组织转变行为进行了研究。结论如下:1)原位拉伸测试结果表明,珠光体团形变过程中具有三种不同类型的剪切带:珠光体团内剪切式断裂、沿珠光体团界以及沿铁素体、渗碳体片层的相界面断裂;剪切带的方向与拉伸轴呈各向异性。剪切变形沿位错墙扩展,并通过渗碳体片的整体错排贯穿整个珠光体团。当位错垂直切割渗碳体层时,在剪切应力的作用下,单晶渗碳体片被切割成许多纳米尺寸的亚晶粒。这一过程阻碍了位错的运动,并导致相邻铁素体片层复杂结构位错的积累,使得渗碳体片层发生塑性变形;在裂纹扩展过程中,三种剪切模型共同作用,使得裂纹扩展过程以线性方式发生,并可将珠光体团视为裂纹向前扩展的位移单元。2)通过对小变形ε<0.8的冷拔珠光体钢丝片层间距（ILS）及渗碳体厚度（T）参数测定,发现其较理论计算值仅有少量减少;随着冷拔变形的过程,位错密度由初始应变量（ε=0）的4.25×1014 m-2增加至4.33×1015 m-2（ε=0.4）和5.81×1015 m-2（ε=0.8）。通过EBSD对小角度位错界面取向差和单位体积内的位错边界面积进行计算,位错密度与通过TEM计算结果保持一致性。3)通过对应变量达到1.6冷拔珠光体钢丝微观参数的测定,定义Λ为珠光体团长轴与短轴的比值,并满足公式=0.40)（2）+0.65。当Λ≤2.75时,断裂由解理断裂主导向准解理断裂转变,由位错密度控制。当Λ≥2.75时,断裂方式再转变为韧性断裂为主导,由片层间距控制;铁素体<110>取向由中心到表层呈现梯度分布,关于拉伸轴对称,且<110>铁素体微织构含量由表层到心部且随应变量增加而逐渐增加。因此,大应变冷拔钢丝（ε<1.5）呈现V型断裂方式;而当ε>1.5,由于渗碳体中碳原子回溶至相界处铁素体中,导致裂纹形貌重新呈现―S‖型;应变量为0时,通过HRTEM分析铁素体及渗碳体相界面取向,其相界处的晶体学取向满足Bagarytski关系。4)通过高碳钢预淬火-快速高温回火,得到一种由回火马氏体包围珠光体团结构的高强多相钢。当淬火温度为120°C,以200°C/s的超快速加热至600°C回火60s所得多相组织具有较高的强度。当淬火温度从120℃提高190℃时,淬火马氏体变体通过自催化成核方式在界面处形核。此外,回火后的团体呈现明显的对称结构,晶粒内回火马氏体和珠光体团组织也呈对称形貌;回火软化机制分为两个阶段。第一阶段为马氏体发生逆转变以及渗碳体在位错处形核;第二阶段为奥氏体转变为珠光体以及马氏体基体内渗碳体粒子粗化。