为了实现汽车用钢的轻量化,达到节能和环保等目的,需大力开发高强度兼具良好塑性的先进高强度汽车用钢。基于此,根据Speer教授提出的应用于新一代先进高强度钢的淬火-碳分配(Q&P)工艺,本文设计了新的低碳Q&P钢,成分为Fe-0.176C-1.31Si-1.58Mn-0.26A1-0.3Cr(wt.%)。通过扫描电镜(SEM)、电子背散射(EBSD)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和拉伸实验等实验手段,探索了奥氏体化温度、淬火温度和碳分配时间分别对Q&P钢的微观组织和力学性能的影响。通过原位拉伸和EBSD实验,系统的研究了残余奥氏体在应变作用下的转变机理,及不同类型的残余奥氏体对塑性的影响。主要的研究结果如下：(1)基于设计的低碳Q&P钢,再借助于J Mat Pro软件和CCE模型,理论预测了Q&P工艺的最佳初始淬火温度,从而设计了较为合理的Q&P工艺。拉伸结果表明,经不同淬火温度处理的试验钢,均具有较高的抗拉强度(1217～1280 MPa)、屈服强度(945-1025 MPa)和延伸率(10.4-15.4%)。组织观察结果表明,实验钢的组织主要由板条马氏体、残余奥氏体、下贝氏体组成,同时还含有少量的回火马氏体、孪晶马氏体和孪晶奥氏体。其中,孪晶奥氏体是首次在Q&P钢被发现。经不同淬火温度处理后的实验钢,它们在组织构成上并没有明显的差别。另外,通过对比发现,随着淬火温度的提高,残余奥氏体中碳浓度的变化趋势和试验钢的延伸率变化趋势一致,这就说明残余奥氏体对于延伸率的影响,不仅取决于残余奥氏体的含量,而且还取决于其碳含量。(2)通过重新设计热处理工艺,研究了奥氏体化温度和碳分配时间对低碳Q&P钢微观组织和性能的影响。结果表明,实验钢经部分奥氏体化处理后得到的残余奥氏体经历了两次碳富集过程,而实验钢经完全奥氏体化处理后得到的残余奥氏体只经历了一次碳富集过程,从而前者在室温下获得了更多稳定的残余奥氏体。同时,随着奥氏体化温度的升高或者分配时间的增加,组织中相继出现了上贝氏体、回火马氏体和下贝氏体。另外,与完全奥氏体化处理后的实验钢相比,部分奥氏体处理后的实验钢强度有所降低,但延伸率提高显著,尤其在800℃部分奥氏体化处理后的实验钢,延伸率最高达到37.1%。(3)通过XRD和EBSD分析发现,随着分配时间的增加,碳分配和碳在奥氏体中的均匀化过程会显著影响马氏体／奥氏体界面的移动,进而会影响残余奥氏体的含量、碳浓度和晶粒尺寸,而残余奥氏体的碳浓度和晶粒尺寸的改变又反过来影响界面的移动方向,两者相互影响,直到碳在马氏体／奥氏体界面两侧的浓度达到动态平衡为止。(4)分别对完全和部分奥氏体化处理后的实验钢,进行了原位拉伸和EBSD实验,分析结果表明,实验钢在两种不同的工艺处理后得到的残余奥氏体,在不同的应变作用下,具有一些相同的转变行为：随着真应变的增加,分布在三相晶粒联接处的块状残余奥氏体和孪晶奥氏体都较易发生相变,而分布在马氏体之间的薄膜状残余奥氏体是先发生晶粒旋转再相变,且残余奥氏体晶粒是按照一定的滑移面和滑移方向进行旋转。不同的之处在于,部分奥氏体化处理的实验钢中还有一类完全嵌入在铁素体内部的残余奥氏体,这类残余奥氏体的转变行为与分布在马氏体之间的薄膜状残余奥氏体的转变行为相类似,都是在应变作用下先晶粒旋转后相变。(5)分布在不同位置的残余奥氏体在抵抗应变时,显示出不同的转变行为,主要是因为这些残余奥氏体晶粒受到周围晶粒所施加的应力不同和自身抵抗应变能力的不同。通过对晶粒旋转角度量化分析发现,应变下的晶粒旋转有利于提高钢的塑性,且抵抗应变发生晶粒旋转的能力越强,提高材料塑性的能力也越强。