21世纪以来,我国的工业发展越来越迅速,人们对钢铁材料的性能要求也随之更加严格,因此开发出具有高强度兼具有高塑性的高性能钢,具有重要意义。本文选取24CSiMnNiCrMoV低碳合金钢作为研究对象,对其进行QPT热处理,采用OM、SEM、TEM、XRD、EDS以及拉伸实验等方法,研究热处理工艺参数对材料微观组织及力学性能的影响,进而揭示其强韧化机制。将低碳合金加热至900℃完全奥氏体化保温30 min,于240℃盐浴溶液中进行等温淬火5 min,随后在280℃~360℃温度区间进行回火配分60 min,最后水冷至室温。研究回火配分温度对低碳合金钢组织和性能的影响规律。结果表明,随着回火配分温度的升高,实验钢的屈服强度逐渐降低,抗拉强度先降低后升高,而延伸率则呈现出先升高后降低的趋势。当在回火配分温度为340℃时,实验钢的力学性能达到最佳配合,即抗拉强度为1806 MPa,屈服强度为1495 MPa,延伸率为17.7%,强塑积可达32.92 GPa·%。与传统QT工艺相比,强塑积提高了约75%。强韧化性能随温度的变化规律与实验钢获得由板条贝氏体、马氏体、残余奥氏体和碳化物组成的多相组织密切相关。随着回火温度的升高,碳含量较高的二次马氏体的含量逐渐降低,同时贝氏体从晶界处向晶粒内部逐渐长大,且尺寸变粗。残余奥氏体的含量则随着回火配分温度的升高而增大,其形貌逐渐由薄膜状向块状转变,其机械稳定性逐渐降低。此外,在马氏体基体上形成渗碳体和碳化钒颗粒,对材料的强度也有重要的贡献,但随着温度的升高该作用会逐渐减弱。在QPT工艺中增加两相区等温处理,引进一定量铁素体软相,研究了两相区等温处理和回火配分温度对实验钢组织和性能的影响。铁素体在受力过程中不仅可以协调马氏体形变还可以推迟残余奥氏体的TRIP效应。通过调控铁素体、贝氏体、马氏体、残余奥氏体和碳化物等多相组织的形貌、尺寸及占比,可以对其性能进行优化。当回火配分温度为300℃时,力学性能达到最佳配合,抗拉强度为1508 MPa,屈服强度为1048 MPa,延伸率为22.4%,强塑积为33.7GPa·%。