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本文采用固溶+时效（QT）、固溶+临界区淬火+时效（QLT）的热处理方法研究了临界区二次淬火温度（TL）、淬火冷却速度（淬火方式）、回火温度等对超低碳含铜船体钢性能、组织、第二相析出行为的影响。研究结果表明:（1）临界区二次淬火工艺对钢的综合力学性能有显著影响。与QT工艺相比,试验钢经过QLT工艺处理后,在保证钢优良强韧性匹配前提下,可显著提高钢的低温韧性水平（提高幅度在80100 J范围内）,并可将钢的屈强比从0.97降低到0.9以下。临界淬火温度（TL）对钢的强韧性影响分为两个阶段:当TL在720780℃时,钢的强韧性均变化不明显,其中屈服强度在656675 MPa、抗拉强度在726751 MPa、-84℃低温韧性在308-323 J范围;当TL温度在780840℃时,随着TL温度的升高,强度提高、韧性下降,其中屈服强度从657.5 MPa提高到817 MPa、抗拉强度从732.5MPa提高到845.5 MPa、-84℃低温冲击功从323 J降低到266.3 J,降幅超过50 J。回火温度对钢强韧性影响规律为:无论在QT还是QLT工艺条件下,在500-680℃范围内进行时效处理,随着时效温度的升高,钢的强度逐渐降低,低温韧性显著提高。（2）临界区热处理工艺对钢的显微组织有显著影响。在Q工艺下,钢的组织为单一板条贝氏体;在QL工艺下,不同TL温度下显微组织呈现不同特征。当TL在720780℃范围内,组织为铁素体与相间分布的片层状二次马氏体组成的混合组织,且随着TL升高,二次马氏体尺寸增大,体积分数增加,铁素体体积分数减少;TL为810℃时,组织中除了存在铁素体和二次马氏体外,由于基体局部区域发生完全奥氏体化,水冷后还会生成细小的板条贝氏体组织;当TL为840℃时,由于温度高于钢的Ac3温度,基体发生完全奥氏体化,水冷后形成板条贝氏体组织。QLT工艺下,试验钢经过560℃回火后,基体组织仅发生回复,组织仍为铁素体和二次回火马氏体成层片状相间分布的混合组织,有效晶粒尺寸与其对应的QL态无明显变化。（3）临界区热处理工艺对钢中Cu的析出行为存在一定影响。在Q工艺下,Cu完全固溶于基体组织中;在QL工艺下,当TL在720℃时,有弥散分布的Cu析出相存在,尺寸约为30-50 nm;TL进一步升高,Cu完全固溶于基体组织中;QLT工艺下,经过560℃回火后,试样中均有大量的富铜析出相,TL在720780℃范围内时,不同显微组织中的富Cu析出行为存在一定差异,其中,二次马氏体中的析出相尺寸相对较大,呈短棒状分布,平均尺寸为28.0 nm,而在铁素体中析出相尺寸较小,呈球状分布,平均尺寸为17.1 nm,造成上述差异的主要原因是两种组织中Cu含量不同,临界区二次淬火后形成了富Cu的二次马氏体,其固溶Cu的浓度高于铁素体;当TL温度继续升高,基体完全奥氏体化形成细化的板条贝氏体时,组织中为均匀细小弥散分布的富铜析出相粒子（4）在QLT工艺下,显微组织的演变和析出相的变化共同决定了钢的强韧性变化规律。当TL在720780℃时,随着TL温度的增加,上述两个因素造成的强化增量和软化增量基本达到平衡,其中强化因素为钢中小角度晶界密度增加,有效晶粒尺寸细化,软化因素为析出相数量密度降低,软相铁素体逐渐减少,因此,试验钢在该临界淬火温度区间强度、韧性变化不显著;当TL温度继续升高,位错强化、沉淀强化、细晶强化增量提高,同时钢中软相铁素体的消失,因而导致强度持续升高,使得韧性逐渐下降。（5）淬火方式对钢的力学性能有显著影响,QLT工艺下,加速冷却有利于同时获得更高的强度和低温韧性水平。在油冷和水冷两种冷却条件下,钢的抗拉强度基本相当,屈服强度存在明显差别,分别为611 MPa和665 MPa;韧性也存在明显差别,-84℃冲击功分别为280 J和325 J,FATT50分别为-120℃和-155℃。快冷提高钢力学性能的主要机理为:快冷有利于在淬火过程中获得板条型亚结构、较小的有效晶粒尺寸,对提高钢的强度起到较大的贡献;同时可以获得更多的大角度晶界,降低钢中形成M/A硬脆相的可能性,从而提高了钢在低温环境下阻碍裂纹扩展的能力,大幅度提高了钢的低温韧性水平。因此针对超低碳含铜高强船体钢,提高淬火冷却速度是提高钢综合力学性能的有效途径。