铁素体（F）-马氏体（M）双相钢因为高的初始的加工硬化率、良好的焊接性能、高的抗拉强度以及高的延展性,广泛应用于汽车大型零部件的生产。为进一步提高汽车的安全性能,有效降低能耗,广大研究学者在不断的探索进一步的提升双相钢综合力学性能的新方法。近年来异构材料的提出,为提升材料的综合力学性能提供了一种新的选择方式。异构材料通过软硬相的变形协调配合,诱发几何必需位错,提升了材料的塑性,同时通过HDI应力进一步的强化增强材料的形变抗力,在保留延展性的同时提升了材料的强度。此外,晶粒细化也是一种能够同时提高材料强韧性的有效方式,因此通过晶粒细化和异质结构材料的结合,有望进一步提升材料的综合力学性能。本文选用低碳低合金钢,通过热处理和变形强化相结合的工艺,制备了细晶F-M异构双相钢,研究了F-M异构双相钢变形过程中的组织演化行为,以及变形强化处理后的异质结构双相钢的微观组织和力学行为的演化。本工作的主要研究内容和结论如下所述:（1）通过对临界退火温度和淬火工艺的探究,成功制备了一种超细晶粒的F-M双相钢。在780℃临界退火温度淬火条件下,其铁素体平均晶粒尺寸为3.8μm,马氏体平均晶粒尺寸为1.7μm。马氏体在形态上呈纤维状,被块状铁素体包围。准静态拉伸实验表明,其抗拉强度为960 MPa,均匀延伸率为17.3%,其优异的机械力学性能归因于变形过程中的异质变形诱导产生的强化（HDI应力强化）和超细的晶粒尺寸结构。（2）利用准原位背散射电子衍射（EBSD）和透射电镜（TEM）相结合的方法,具体分析了双相钢变形过程中的组织与亚结构演化行为。在变形过程中,位错主要在软相区域产生,变形主要以铁素体为主。变形过程中铁素体率先发生塑性变形,为维持F-M界面几何上的连续性,在F-M的界面处,产生了几何必需位错,以协调两相的变形。（3）通过300℃的温轧试验,对双相钢进行大塑性变形处理,成功制备了超强纳米级层片异构双相钢,其片层厚度为20 nm,抗拉强度为2.09 GPa,且保留了一定的均匀延伸率。（4）通过旋转加速喷丸（RASP）工艺,在临界退火处理后的双相钢表层引入纳米梯度结构,研究了梯度结构对双相钢组织结构及其力学性能行为的影响。在这项工作中,通过调整表层梯度结构层/样品厚度,成功的在提升材料强度同时保留了原有材料的塑性。相比变形前,其屈服强度和抗拉强度都提升约10%。通过HDI应力的测试,计算了双相结构及梯度结构对于变形抗力的贡献,其变形抗力约50%来自HDI应力。