为了实现汽车轻量化、节能减排和保护环境等目的,低成本、高强塑性的第三代先进高强度钢(AHSS)仍然是一大研究热点。本文采用的是低成本的中碳钢,主要是研究不同热处理工艺对中碳钢的常规拉伸性能及其动态拉伸力学性能的影响。首先,对中碳低硅钢分别进行一步、两步、三步低温贝氏体转变、淬火-回火(QT)和淬火-碳分配(Q&P)不同的热处理,得到由贝氏体/马氏体、残留奥氏体和碳化物组成的显微组织。利用光学显微镜、扫描电子显微镜和透射电镜等表征手段来观察其组织形貌,测量其贝氏体/马氏体板条尺寸和其维氏显微硬度,并利用X射线衍射仪测定不同热处理后实验用钢的残留奥氏体体积分数,并进行常规拉伸实验。另外,实验挑选了一步、三步低温贝氏体转变、QT和Q&P热处理工艺,分别在不同应变速率下进行高速拉伸实验,研究中碳纳米结构贝氏体和马氏体钢的高速拉伸行为。主要研究结果如下:(1)与传统的一步低温贝氏体转变相比,两步、三步低温贝氏体转变能有效地细化贝氏体铁素体板条,且残留奥氏体体积分数随等温温度的降低而减小。因此,两步、三步贝氏体转变的力学性能较好,三步贝氏体转变的强度较一步贝氏体转变提升了230～300 MPa,塑性也提升了5～10%。(2)中碳钢在经淬火-回火和淬火-碳分配工艺后,得到了纳米级板条马氏体和残留奥氏体,和三步低温贝氏体转变相比,纳米结构马氏体钢的力学性能较差。(3)在高速拉伸实验过程中,经一步、三步、淬火-回火和淬火-碳分配不同热处理工艺得到的纳米结构贝氏体/马氏体钢都表现出了良好的应变速率敏感性。随着应变速率的提高,其强度和塑性均得到明显的提高,发生了TRIP效应,残留奥氏体体积分数减小。(4)进行高速拉伸实验后,由三步低温贝氏体转变得到的纳米结构贝氏体钢强塑积从准静态下的13872 MPa%提升到了20189.4 MPa%,其高速拉伸性能最优,这主要是由于得到的组织结构更加细小和TRIP效应的发生,尤其是薄膜状残留奥氏体的存在。(5)利用扫描电镜观察到动态力学性能测试后的断口都出现了大小不一的韧窝,这表明其断裂方式均为韧性断裂。