淬火-碳分配工艺是在传统的马氏体转变淬火-回火工艺的基础上发展而来的。这种新工艺是由J．G．Speer等人提出的，其工艺特点是：在奥氏体化之后，需要将钢淬火至Ms点与Mf点之间，从而得到过饱和的马氏体，然后再在较高的温度进行一段时间的碳分配，使C元素从过饱和的马氏体分配至残留奥氏体，残奥因为富碳而稳定，再冷却至室温。在室温下，这种工艺的组织为马氏体和残余奥氏体。其中，马氏体组织可以保证钢的强度，而残留奥氏体可以保证钢的塑性，这是因为其在形变过程中发生了相变诱发塑性。前人已经从碳含量和淬火温度等各个方面对Q&P热处理过程进行了大量研究。本文主要研究的是Co和Al这两种元素对高碳钢在不同热处理工艺下组织的影响。通过设计对比实验，研究了这两种元素对连续冷却转变以及对淬火-碳分配(Q&P)工艺的影响。通过设计对比实验，在较慢冷却速度下（0.02–2.0℃/s）研究了Co和Al元素对高碳钢连续冷却转变及组织的影响。采用Thermecmastor热模拟试验机研究了Co和Al对高碳钢在连续冷却过程中的组织转变，测量了其相变温度，建立了其连续冷却转变（CCT）曲线。在0.1℃/s缓慢连续冷却条件下，可以获得片层间距为45nm，硬度为425HV1的超细全珠光体组织。实验和计算结果表明Co和Al合金的加入增加了奥氏体到珠光体转变的自由能，加速了珠光体转变和细化珠光体片层间距，在缓慢连续冷却条件下得到了纳米尺度的全珠光体组织。在研究Q&P工艺对高碳钢组织的影响时，利用MUCG83软件计算了TTT曲线，设计出了Q&P工艺：在950℃奥氏体化，保温30分钟然后淬火至190℃和100℃，再在400℃保温进行碳分配0s,300s,1800s,最后水淬至室温。采用金相显微镜和扫描电子显微镜观察了热处理后样品的显微组织，利用XRD对残留奥氏体含量进行了测定，并利用显微硬度仪测定了样品的维氏硬度。结果表明：对于同一种钢而言，残留奥氏体含量随着碳分配保温时间的延长而增多，但硬度降低。Co和Al的加入可以提高转变的Ms点，细化残留奥氏体的尺寸，使残留奥氏体以薄膜状的形式存在而不是块状，同时提高了残留奥氏体的含量。