高韧性合金钢主要分为马氏体钢和铁素体钢。马氏体钢的高碳性使其容易在焊后形成脆性热影响区。通过固溶和时效热处理，在铁素体基体上形成纳米析出强化相，可使铁素体钢达到优异的综合力学性能。但纳米强化铁素体钢空气时效易发生拉伸脆断，因此本文在纳米强化铁素体钢Fe-Cu-Ni-Mn-Al成分的基础上添加Y元素，与不加Y元素的对比进行变形工艺、固溶时效处理和拉伸性能检验，研究改善富Cu纳米相强化铁素体钢空气时效后拉伸性能的机制。采用光镜(OM)、扫描电镜(SEM)观测了钢的基体组织、断口及氧化层;高分辨电镜(HRTEM)和X射线能谱(EDS)以及透射电镜(TEM)选区电子衍射分析了纳米析出相的形貌、尺寸、数量密度、成分和晶体结构。得到以下主要结果:　　(1)最优制备工艺为工艺Ⅱ，即采用“固溶→水冷→空气时效→水冷”工艺，具体为:坯料→加热至900℃保温30min→水冷至室温→去掉表面氧化层→空气加热至550℃保温17 h→水冷至室温。　　(2)与未加Y试样相比，添加Y的空气时效处理试样，基体中纳米析出相密度降低、尺寸变大、析出相之间的间距增加;基体晶粒得到细化，试样强塑性提高。　　(3)添加Y的试样在空气时效处理后，表面氧化层变薄，氧化层与氧化层之间、氧化层与基体之间结合牢固，抗氧化性得到明显提高。　　(4)时效试样基体中析出大量纳米富Cu相。富Cu相析出转变过程为:bcc→9R→fcc。　　(5)添加Y的时效试样基体中不仅析出纳米富Cu相，还析出纳米富Y相。富Y析出相主要以YAs、Ni5Y、Y2As4Cu2及Y5S7的形式存在。铁素体基体中除纳米级析出相外，还存在少量的尺寸在1～2μm的主要含S、Se的富Y析出相。　　Y的细化晶粒、抗氧化和净化作用，改善了纳米相析出强化铁素体钢的空气时效脆性。