近年来，为了节约资源和能源、保护环境，世界发达国家逐渐着眼于开发高性能的新一代钢铁材料。超低碳、超纯净钢冶炼和微合金化等冶金技术的发展为以高纯净和高均匀性为特征的新一代钢铁材料的开发提供了可能。铜是一个能够不依赖碳、氮强化钢材的合金元素，因此在高纯净钢的发展中得到广泛重视。含铜高强低合金钢具有高强度、高韧性、良好的可焊性、耐蚀性等多种优良性能，其应用范围涉及到汽车工业、建筑用钢材、重型工程结构、高压输送管道、桥梁、高压容器、集装箱、船舶、化工石油设备等。 铜在钢中的析出是引起钢材强化的原因，认识铜在钢中的析出规律是分析铜时效强化的重要依据。通过对含铜高纯钢析出过程的深入研究，进一步认识含铜高纯钢的基本强化行为，为新一代铜合金化钢材的开发与应用提供理论和实践基础支持。 本论文利用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜(Quanta400)和高分辨透射电子显微镜(JEOLJEM-2010)对实验材料固溶态和不同时效状态下的组织及铜析出相结构进行观察，研究不同时效阶段析出相颗粒的类型、形貌、结构、尺寸、分布、体积分数、形核机制及其与母体的取向关系等，探求含铜高纯低碳钢时效析出规律，分析铜在钢中的析出强化机制。 研究结果表明，含铜高纯钢固溶处理后，铜以有序畴的形式存在于基体中，铜原子处于偏聚态，它对随后的时效过程起重要作用。在时效过程中，富铜偏聚区的过饱和α固溶体(bcc)逐渐演化成铁素体基体+富铜G.P区，经过长时间时效，最终演变成铁素体基体+ε-Cu相。本实验在时效硬化峰处未曾观察到有ε-Cu纯铜析出相出现，所以，ε-Cu纯铜并非主要强化相。强化的原因是含铜G.P区颗粒内部和周围均存在高密度的位错和层错，并与基体保持半共格关系，强烈的畸变应力场是位错运动的障碍。