许多工程钢构件和机器制造结构钢件除要求强度超过1000MPa以上外,还要求有很好的塑韧性。将钢淬火可使其强度达到要求,但塑韧性略显不足。采用合金化手段能在提高钢的强度同时,可保证良好的塑韧性,这无疑增加了生产成本。因此,将碳钢进行高强度高韧性相变处理具有重要的意义。本文从降低生产成本角度出发,以普通三种常规碳钢为对象,研究其相变规律,并利用光学金相、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)观察,以及拉伸、弯曲等试验方法,分析了相变后三种碳钢的组织和力学性能,并对其组织与性能关系进行了讨论。最后使低碳钢的抗拉强度达到1000MPa以上,并具有相当的塑韧性。研究结果表明:试验钢热轧后再经过冷轧形变,其组织为严重变形的饼状铁素体和条带状珠光体,其在奥氏体化过程中相变形核率极高,因而奥氏体化完成后的晶粒度很小,使得随后的冷却转变的组织都比较细小;三种试验钢奥氏体化在350℃、400℃和450℃等温淬火,过冷奥氏体在350℃主要发生贝氏体转变,使钢的强度最大。400℃和450℃等温有珠光体类相变发生。在这些钢中等温淬火后强度最高的是S钢,塑性最好的是Q钢。其中S钢在860℃奥氏体化后和350℃等温淬火后,获得了板条马氏体、贝氏体和少量残留奥氏体的复合组织,这种复相组织使试验钢表现出极佳的强度与韧性配合,具有高强度和高塑性特点。