为了满足减重、节能、减排及提高安全性的要求，需进一步提高汽车用钢的强塑性。现今，结合实验及材料计算是实现材料成分及热处理工艺设计的有效方法。本课题主要以两类汽车钢为对象开展研究，即高合金钢及碳钢。由于高合金钢中第二相的析出行为对其组织和性能均有较大的影响，因此，高合金钢研究选用的材料为Fe-C-Cr合金。本课题中主要研究了Fe-C-Cr合金在时效过程中碳化物的形核、长大及粗化行为，同时结合了热力学及扩散动力学计算。碳钢研究所选用的材料为TRIP钢，为了开发第三代汽车用钢，引入细小弥散的第二相从而增强基体强度以及提高残余奥氏体稳定性是进一步提高TRIP钢性能的重要途径。本研究中设计了含钒含镍TRIP钢，其热处理工艺制定为800℃×3min+380/400/420℃×5min，对各热处理条件下的样品进行了碳化物析出行为研究、显微组织观察、力学性能测定及残余奥氏体稳定性的评估。本论文的主要研究结果如下：（1）以Fe-C-Cr合金为研究对象，通过实验测试确定了析出相的类型、碳化物颗粒的平均尺寸及尺寸分布随时效时间的变化情况。同时结合热力学及扩散动力学计算，采用Thermo-Calc及PANDAT软件对相应时效条件下M₂₃C₆碳化物的形核、长大及粗化进行了模拟计算，通过计算拟合实验数据确定了析出相/基体间的界面能值。（2）1#-Fe-C-Cr合金于800℃时效时，M₂₃C₆优先于M₇C₃从过饱和铁素体基体中析出。利用Thermo-Calc软件计算可得该时效温度下，M₂₃C₆碳化物从过饱和铁素体基体中析出的临界形核半径及其化学成分。通过3DAP观察分析得出了时效10min后，M₂₃C₆碳化物的颗粒半径并确定了其化学成分。利用PANDAT软件中的PanPrecipitation模块对碳化物的形核长大进行拟合，所得M₂₃C₆/铁素体间的界面能值为0.37J/m²。（3）利用碳膜复型技术，采用三种测量方法分析统计了2#-Fe-C-Cr合金于780℃时效10h、50h、100h及200h后M₂₃C₆碳化物的平均尺寸及其尺寸分布情况，结果表明：三种测量方法分析所得的颗粒平均尺寸及其尺寸分布情况十分相近且颗粒尺寸随时效时间的变化趋势是一致的。在利用DICTRA软件模拟该时效条件下M₂₃C₆碳化物的粗化时，所得M₂₃C₆/铁素体间的界面能值为0.1⁰.3J/m²。（4） TRIP钢中钒碳化物的析出类型为V₄C₃及V₈C₇，除了在铁素体晶粒及其晶界上析出外，在贝氏体铁素体内也同样会析出碳化钒颗粒。本研究中统计分析了经800℃临界退火后淬火以及分别于380℃，400℃及420℃贝氏体等温处理后淬火的各样品中碳化钒颗粒的平均尺寸、尺寸分布情况、析出数量及颗粒累积频率等信息，对比A、B两钢的实验结果发现：Ni的添加降低了碳原子的扩散速率。（5）由热膨胀仪实验得出：A钢中贝氏体铁素体的体积分数随贝氏体等温温度的升高而降低，而Ni含量较高的B钢中贝氏体铁素体量则基本相同。随着贝氏体等温温度升高，两钢中C_γ/V_γ（残余奥氏体中的碳含量/残余奥氏体的体积分数）的值逐渐减小，而B钢中的变化趋势相对较缓。实验结果表明：A、B两钢中贝氏体铁素体的体积分数f_α与C_γ/V_γ随贝氏体区等温温度的变化趋势相同，这是由于B钢中较高的Ni含量对使碳原子扩散速率减慢所致。（6）采用辅以微型电子万能试验机的X射线应力仪测定了变形过程中残余奥氏体转变量随应变的变化关系，利用指数函数f/f_k=1-exp [-κ（ε-ε₀）]对实验数据进行拟合，拟合结果与实验数据吻合得较好。其中，拟合所得κ值可用于表征残余奥氏体的稳定性，κ值越小表明残余奥氏体的稳定性越高。（7）通过两组含钒含镍TRIP钢的对比研究发现：当贝氏体等温温度较高，为400℃及420℃时，贝氏体相变驱动力较小，且由于Ni对碳原子扩散的抑制作用使得贝氏体铁素体的长大受阻，贝氏体铁素体条变薄。因此，Ni含量较高的B钢中薄膜状残余奥氏体的体积分数较高。