随着结构轻量化及节能减排要求的不断提高,工业界对金属材料,尤其是高强度钢的强度和韧性提出越来越高的需求。高强度钢在工业制造中已发挥着不可替代的作用,其中亚稳态奥氏体不锈钢和低合金高强度钢是最常用的两类。虽然亚稳态奥氏体不锈钢的抗拉强度可达1 GPa,但是其退火态下的屈服强度却只为300 MPa,这限制了它的工业应用范围。本文采用温轧方法在301亚稳态奥氏体不锈钢的初始组织内引入位错,成功实现了既提高材料强度,又提高其塑性的强韧化设计目标。研究表明,该温轧强韧化机理的优点主要在于它实现了强化和韧化机理的解耦。样品屈服强度的提高主要来源于温轧工艺在基体内预存的位错；亚微米级的α-马氏体在材料内部均匀地弥散分布,在基体内形成了大量的位错源,促进了位错的增殖,从而提高了温轧样品的塑性。在亚稳态奥氏体不锈钢的塑性变形过程中,各种微结构与α-马氏体的交互作用都会对马氏体相变的过程产生影响。本文采用逐步位移加载的方式开展原位透射电镜拉伸实验研究,系统分析了ε-马氏体、晶界、孪晶界、位错与α-马氏体交互作用的具体过程,进一步揭示了亚稳态奥氏体不锈钢的变形机理。此外,低合金高强度钢在使用过程中通常采用焊接方式连接,其焊接接头的整体强韧性需要依靠各焊接区域的组织来保证。本文系统研究了微观组织对10Ni5CrMoV低合金高强度钢焊接接头整体强韧性和疲劳性能的影响。