利用大塑性变形制备的超细晶材料通常具有较高的强度,但是塑性相对会比较差,这在很大程度上限制了超细晶材料的应用。本文利用多向锻造和热处理技术加工中碳低合金钢,最终获得了强度较高、塑性优良的超细晶材料。本文通过多向锻造以及退火工艺加工中碳低合金钢,以光镜、扫描电镜及透射电镜对试样进行显微结构表征,然后进行硬度、应力应等力学性能的测试,探讨显微组织的演变与强度、硬度和塑性变化的内在关系。试样多向锻造前的亚温淬火是为了得到铁素体和马氏体的双相组织,然后在600℃进行多向锻造,多向锻造的目是细化晶粒,起强化作用,最后在450℃进行退火处理。退火是为了得到尺寸较大的铁素体晶粒和稍小的铁素体晶粒耦合碳化物弥散分布的组织,起韧化作用,最终加工材料的硬度为318.9HV,抗拉强度为992.8MPa,延伸率为13.1%。拉伸试样的断口形貌为韧窝状断口。加工后的材料组织中,细小的铁素体晶粒和粗大的铁素体晶粒耦合弥散分布的碳化物共存。粗大的铁素体晶粒和弥散分布的碳化物都有利于材料塑性的提高,因为粗大的铁素体晶粒能够存储材料塑性变形中产生的大量位错从而产生应变硬化效应,而弥散分布的碳化物可以改善材料的加工硬化率；细小的铁素体晶粒和弥散分布的碳化物组织能够增加材料的强度和硬度,因为细小的铁素体晶粒能够增加晶界的面积,而弥散分布的碳化物组织可以提高材料的加工硬化能力。