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低碳Cu沉淀强化钢是一种力学性能和焊接性能优良的低合金结构钢,广泛应用于造船、管线和采用平台等领域。本文将不同Ni含量的Cu沉淀强化钢经过900℃淬火,在不同温度下时效处理,通过力学性能测试、光学显微镜、扫描电镜和投射电镜观察分析,研究了Ni含量对Cu沉淀强化钢组织与性能的影响,并探讨了Ni对Cu沉淀强化钢的作用机理。重点讨论了Ni含量对Cu沉淀强化钢连续冷却转变特性以及钢在时效过程中富Cu相析出行为的影响。利用Formastor热膨胀试验研究了不同Ni含量的试验钢的连续冷却转变组织和性能变化,分析了Ni含量对Cu沉淀强化钢连续冷却转变特性的影响。研究结果表明随着Ni含量的提高,试验钢的临界转变温度降低。在各相同冷速下,Ni含量低的试验钢冷却组织中只出现贝氏体,随着Ni含量的提高,冷却组织中出现马氏体+贝氏体的混合组织,Ni含量高的试验钢在较快冷速下能获得完全的马氏体组织。随着Ni含量的提高,贝氏体向马氏体临界转变冷速降低,即冷却曲线右移。并且马氏体转变温度随着Ni含量的提高而降低。在550℃时效工艺下,随着Ni含量的提高,Cu沉淀强化钢的强度增加,韧脆转变温度明显降低。试验钢Ni含量由0.99%提高到3.47%,抗拉强度由780MPa增加到919MPa,韧脆转变温度由-70℃降低到-88℃。板条束尺寸对钢的韧性有显著影响,试验统计结果表明随着Ni含量的提高,试验钢板条束尺寸由16.31μm减小至10.57μm,板条束尺寸减小使钢抵抗裂纹扩展能力升高,从而使得钢的韧脆转变温度降低。Ni含量对试验钢时效曲线有较大的影响,随着Ni含量的提高试验钢的峰值温度降低。Ni含量超过1.97%的试验钢在过时效阶段,随着时效温度的进一步升高,当加热温度接近Ac1时,试验钢发生部分奥氏体化,在随后的冷却过程中出现了大量的M-A组元,随着Ni含量的提高,奥氏体化程度加剧。从而导致了此温度范围抗拉强度的上升。不同Ni含量试验钢在时效过程中析出的富Cu相颗粒尺寸、数量和分布存在较大差异。随着Ni含量的提高,试验钢中析出的富Cu相颗粒数量增加,尺寸减小。Ni含量高的试验钢中的富铜相颗粒分布密集,细小；而Ni含量低的试验钢中的富铜相颗粒分布稀疏,且相对粗大。钢在时效时析出大量细小弥散分布的富Cu相,他们对位错有强烈的钉扎作用,且颗粒越细小,越弥散,对位错的钉扎作用就越强烈。Ni含量的提高,有利于促进时效过程中的Cu析出,提高钢的强度。