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马氏体的体积分数、形貌、分布以及铁素体的晶粒细化程度是影响双相钢力学行为的重要因素。本文采用热轧法和热处理法分别制备了不同马氏体形貌和不同马氏体体积分数的Cu-P-Cr-Ni-Mo双相耐候钢。利用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和冲击、拉伸、原位拉伸试验，探讨了马氏体形貌及体积分数对双相耐候钢力学行为的影响。研究结果表明，对Cu-P-Cr-Ni-Mo耐候钢进行五道次连轧，终轧温度分别为875℃、800℃、750℃，得到的双相钢中马氏体体积分数均约为5%，马氏体由岛状分布逐渐向带状、纤维状转变分布于双相钢。其冲击功由126J逐渐增加至165J，抗拉强度由656MPa降低至596MPa，而屈服强度由580MPa迅速降低至356MPa，屈强比由0.88降低至0.6，延伸率由25.4%升高到31.6%。当马氏体呈岛状分布时，应力应变曲线呈现连续屈服现象。对Cu-P-Cr-Ni-Mo耐候钢进行亚温淬火热处理试验，淬火温度分别为760℃、790℃、820℃，得到的双相钢中马氏体呈岛状分布，马氏体体积分数由2.8%逐渐增加到15%，抗拉强度由588MPa升高到627MPa，屈服强度由490MPa降低至403MPa，屈强比由0.88降低至0.64，延伸率变化不大。马氏体体积分数为8%和15%时，试验钢的应力-应变曲线均呈现连续屈服现象。双相耐候钢拉伸试验前后的组织分析表明：在马氏体体积为5%热轧双相钢中，当马氏体呈岛状分布时，马氏体岛变形明显，微裂纹主要通过马氏体断裂形核；当马氏体呈细小带状分布时，带状马氏体易于发生多次开裂，裂纹容易沿轧制方向扩展。在马氏体体积分数为8%的热处理双相钢中，当马氏体呈岛状分布时，微裂纹数目较多，主要在相界面处和铁素体基体中形核，相界面处的形核位置大部分集中在马氏体尖角处。马氏体体积为5%呈岛状分布的双相钢在动态拉伸过程中，当裂纹扩展遇到第二相马氏体时，会从马氏体岛中穿过或沿着马氏体岛边界绕过呈“扭折”状扩展。在马氏体体积为8%呈岛状分布的双相钢拉伸变形组织中，马氏体岛发生扭曲变形，且有分割的趋势；马氏体-铁素体两相界面处位错密度升高，马氏体尖角处位错密度最高。