含Cu低合金铁素体钢经880℃保温0.5 h水淬和660℃保温10 h调质处理后,在370℃进行不同时间的时效处理。测量其维氏显微硬度,并采用金相显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）、原子探针层析技术（APT）和EDS研究了合金元素对含Cu低合金铁素体钢组织结构的影响,分析了合金元素在不同热处理状态下对相变的影响以及含Cu低合金铁素体钢中析出相的结构及成分信息,得到的主要结果有:（1）热轧态下,合金元素Cu的加入细化了铁素体晶粒,强化了基体;淬火态下,Ni含量的增加提高了钢的淬透性和钢中的残余奥氏体膜的稳定性;调质态下,Cu和Ni含量的增加促使了钢中碳化物和纳米尺寸的沉淀相析出,显著提高了钢的硬度。（2）在含Cu铁素体钢中,球状贝氏体形成的机理为扩散机制和切变机制;研究发现,高Mn钢淬火后有薄片状马氏体生成,其亚结构主要为孪晶;同时,有粒状或薄片状的ω相沿着孪晶马氏体析出,其与孪晶马氏体之间的取向关系为:[2-1-10]ω//[0 11]α,（0 1-1 0）ω//（2-1 1）α。当钢中Mn元素的浓度从1.41 wt.%减少到0.66 wt.%,低Mn钢淬火后有板条状马氏体生成,其亚结构主要为位错。同时发现,超细或球状纳米尺寸的正交马氏体相沿着含高密度位错的板条马氏体析出,其与板条马氏体之间的取向关系为:[0 1-1]o//[-11 1]α,（-1 1 1）o//（1 0 1）α。基于以上实验结果,提出了一种模型解释了马氏体相变过程,认为Mn元素的浓度,C的不均匀偏聚和位错反应对马氏体相变起着非常重要的作用。（3）当含Cu铁素体钢中Ni元素的浓度从1.01 wt.%增加到1.82 wt.%,研究发现,高Ni钢淬火后存在纳米尺寸的残余奥氏体膜分布在马氏体板条或贝氏体铁素体板条之间,且贝氏体铁素体之间的残余奥氏体膜明显比板条马氏体之间的残余奥氏体膜厚,马氏体与残余奥氏体膜呈Nishiyama-Wassermann关系:[0 0 1]α’//[0 1 1]γ和（1 1 0）α’//[-1-1 1]γ,高Ni钢调质处理后存在fct结构的θ-NiMn相在M₂₃C₆型碳化物边缘析出。（4）利用APT研究发现,低Mn钢时效3000 h后,α-Fe基体内析出两种形貌的富Cu原子团簇,分别为椭球状和短棒状,椭球状富Cu团簇内主要富集Ni元素而短棒状富Cu团簇内主要富集Mn元素,但在长大过程中,富Cu原子团簇内的Mn原子均优先于Ni原子从团簇内部排出;其次,富Cu原子团簇优先在渗碳体的界面处析出并长大,且形核及长大过程中由相界面处的能量起伏提供驱动力;相对于时效3000 h的样品,时效4000 h后,富Cu原子团簇的数量密度增加,说明随着时效时间的延长,促进了富Cu团簇的析出长大。