随着汽车工业的高速发展,汽车尾气对环境的污染日益严重,汽车零部件轻量化对降低油耗、减少排放有着重要意义。驱动桥壳作为汽车上承载自重与传递载荷的关键部件,其机械强度、刚度和塑性对整车性能有着较大的影响。目前普通球铁桥壳已不能满足重型汽车的实际使用需求,亟需开发工艺简单、价格低廉的高强度钢铁材料来替代球铁制造桥壳,显著提高桥壳使用安全性,满足市场要求。本文正是基于此目的,以第三代高强钢为基础,通过研究不同合金元素对钢的组织性能影响,在严格控制成本的前提下,设计出一款以碳、硅、锰、铬合金元素为主,同时添加稀土、钛、硼等微量元素合金化的低合金高强韧铸钢。并系统研究不同Mn含量对铸钢的组织性能影响,对新型铸钢的热处理工艺进行优化,主要研究结果如下:1)随Mn元素含量增加,实验钢淬透性显著增强,正火组织由扩散型相变逐渐向非扩散型相变转变。Mn含量为2%和2.5%时,经亚温处理后,空冷条件下可得到贝氏体、马氏体和铁素体的混相组织,具有优异的综合力学性能。2)经900℃预处理后,在保温温度分别为775℃、815℃和855℃时对两组最优成分实验钢进行正火+不同温度回火热处理。对于2%Mn实验钢,经900℃空冷+815℃空冷+380℃回火处理后,σ_b为1120 MPa,δ达17.6%,强塑积为19712 MPa?%,综合力学性能达到最佳;而对于2.5%Mn实验钢,最优的热处理工艺为900℃空冷+815℃空冷+250℃回火,σ_b达1380 MPa,δ为13%,强塑积为19044 MPa?%。两种实验钢的力学性能均达到并超过σ_b≥1100 MPa,δ≥10%的设计目标。3)为满足桥壳不同位置不同性能的使用要求,设计新型梯度热处理工艺,以钢铁材料为基体制备新型结构梯度材料。通过控制不同区域的冷却速度,成功得到从粒状贝氏体+上贝氏体到马氏体的梯度组织和铁素体+珠光体到马氏体的梯度组织。它们均同时实现一端高塑性另一端高强度的性能梯度变化,充分满足桥壳的使用要求。值得注意的是,由于针状无碳化物贝氏体的出现,分割原奥氏体晶粒,细化马氏体板条,过渡区的综合性能得到显著提升(抗拉强度为1700 MPa,延伸率为11.1%)。新型结构梯度材料对于多性能要求的汽车零件具有良好的应用潜力。4)成功开发出工艺简单、成本低廉、抗拉强度大于1100 MPa级新型高强韧M/B复相铸钢;并对热处理工艺进行优化,成功省去预处理工序,经正火和回火处理亦可获得马氏体+贝氏体的混相组织,即经900℃空冷+380℃回火处理后,σ_b≥1100 MPa,δ≥15%,强塑积可达17000 MPa?%以上,具有广阔的工业应用前景。