在“高温、高湿、高氯、多生物”的极端海洋环境下,传统海洋工程用钢的力学性能和耐蚀防污性能难以满足更高的服役要求,因此,开发性能更优的海洋工程用钢成为亟待解决的问题。通过在钢中添加Cu元素,可以提高其力学性能、耐蚀性能和防污性能,但铜元素的添加导致材料产生偏析和热脆现象,通常受制于在1%以下。本文基于钢中铜元素在热处理过程中的演变规律,开发了一种新的含铜（2.5%）低碳高强钢,通过不同热处理工艺研究了其组织和富铜相的析出过程,揭示其耐蚀和防污机理分析了锈层的演变机理,为先进海洋工程用钢开发提供了新的路径。（1）利用高温共聚焦显微镜和SEM、EDS和TEM等,在实验室研究了不同热处理条件下的含铜钢微观组织演变。结果表明:试样在“固溶+时效”的热处理工艺下,碳化物出现先脱溶后固溶的现象,在时效开始后碳化物聚集形成GP区,随着时效时间增加原子重新排列,形成新相,GP区消失;时效温度对富铜相的弥散析出行为影响较大,最佳热处理工艺为950℃固溶处理5min,850℃时效处理6h,此时试样的组织主要为铁素体和少量珠光体,富铜相在晶界和晶粒内弥散分布。（2）将热处理后试样进行挂片实验和电化学实验,结果表明:在天然海水环境下,热处理后试样的锈层更厚,裂纹少,锈层更致密,通过锈层的氯离子量明显减少,腐蚀电位更正、腐蚀电流密度更小,耐蚀性得到提高,锈层中的Cu2Cr2O4和基体中出现的铜的富集层提高了实验钢的耐蚀性能;在SRB环境下,由于热处理后试样产生的富铜相在腐蚀过程中释放铜离子,与SRB接触,破坏其细胞结构,表面SRB出现凋亡现象,极化电阻阻值和开路电位更大,试样防污性得到显著提高。（3）详细分析了实验钢锈层在海洋环境下的演变机理:实验钢腐蚀产物主要以γ-FeOOH和α-FeOOH为主;并且腐蚀产物中γ-FeOOH的演变经历两个过程,一个过程为γ-FeOOH的长大,并形成松散的锈层;另一个过程为γ-FeOOH在毛细管作用力下向α-FeOOH发生转变,并形成致密的锈层,该发现完善了碳钢腐蚀产物的演变过程,为研究碳钢腐蚀机理提供了新思路。