随着社会和经济的不断发展,环境污染和能源危机日益严重,汽车工业作为能源消耗最大行业之一,实现车身减重是目前的研究热点。第三代汽车用先进高强钢能够实现钢铁材料高强度和高塑性的完美结合,对实现车身减重、提高汽车安全性、节能减排和环境保护有重要意义。本文以纳米贝氏体钢为设计原型,结合贝氏体相变特点,提出以Al元素替代Si元素,新设计了 Fe-C-Mn-Al中碳成分低合金贝氏体钢,使其克服纳米贝氏体钢碳含量过高和贝氏体等温时间过长导致的不适合连退工艺的缺点。探究了新设计合金钢的组织与力学性能的关系,重点研究如何解决块状残余奥氏体,提高残余奥氏体稳定性问题。利用Thermo-Calc、MUCG83软件和相变仪等仪器设计了合理的贝氏体-淬火配分热处理工艺。实验钢在450℃快速贝氏体等温淬火冷却后有马氏体相变发生,在随后的400℃配分工艺中发生了碳向残余奥氏体富集的现象,残余奥氏体含量随着配分时间延长表现出先逐渐增大然后逐渐减小的趋势。当配分时间为180s时,残余奥氏体含量达到峰值约24.1%,此时综合力学性能最佳:抗拉强度约1202MPa,延伸率约22.2%,强塑积比配分前提升51%。配分热处理工艺的加入改变了实验钢裂纹萌生位置和扩展方式,表现为配分前的裂纹出现在马氏体硬相中,裂纹前端比较尖锐;而配分后裂纹出现在马氏体和铁素体界面处,裂纹前端钝化,裂纹扩展得到有效遏制。运用两步贝氏体等温来解决单步贝氏体等温后容易出现不稳定的大块状残余奥氏体和残余奥氏体含量不足的问题。实验钢经两步贝氏体等温后,块状残余奥氏体尺寸由约6-10um减小到1-2um。在460-400℃两步法和400℃单步法对比实验中,残余奥氏体含量由约15.4%增加到23.1%;在460-380℃两步法和380℃单步法对比实验中,残余奥氏体含量由约11.5%增加到18.3%。实验钢在两步法下综合力学性能和单步法相比提升明显,460-400℃两步法工艺下达到最佳力学性能:抗拉强度约91 1MPa,延伸率约40.7%,强塑积比单步法工艺提升108%。贝氏体-淬火配分工艺和两步贝氏体等温工艺的阶段拉伸实验表明,残余奥氏体含量和加工硬化指数随应变量的增加都表现出先急剧下降然后平缓下降的现象。块状残余奥氏体在材料加工硬化阶段发生TRIP效应,薄膜状残余奥氏体在材料均匀延伸阶段发生TRIP效应。两步法下实验钢拉伸曲线的加工硬化段大幅度减小,残余奥氏体含量在应变初期下降幅度减小,加工硬化指数在应变初期波动较小都证明了两步贝氏体等温工艺能够显著降低块状残余奥氏体尺寸。