随着“一带一路、粤港澳大湾区、沿江经济带”等建设规划的提出,我国将建设越来越多的跨江、跨海大桥。大型桥梁的建设势必向着超大跨度、轻量化的方向发展,因此,要求桥梁缆索用钢具有优异的综合力学性能。桥梁缆索钢的强度级别每提高100 MPa,将减轻主缆大约10%的重量,超高强度、轻量化是桥梁缆索用钢的研发目标。例如,抗拉强度为2000 MPa级别的桥索钢已经成功应用在沪通长江大桥上。超高强度、轻量化、组织超细化、均匀化已经成为当前桥梁缆索用钢的发展瓶颈。因此,研究合金元素和与之相匹配的热处理工艺（包含具有外场条件下）对超高强度桥索钢组织细化的影响成为了重要的科学与工艺技术问题。本文研究了合金元素碳（C）、铝（Al）、铌（Nb）以及强磁场（12-T）对桥梁缆索用高碳钢珠光体相变及微观结构的影响,提供了一种细化和均匀化高碳钢微观组织结构的新型研究思路,在提高碳（C>0.77 wt.%）含量的条件下,通过低密度元素Al合金化或Nb元素微合金化实现高碳钢的共析转变,利用强磁场进一步促进高碳钢的珠光体相变,实现组织均匀细化,以及低密度和轻量化的目标。主要结论如下:（1）研究了C元素对高碳钢珠光体相变及微观结构的影响,C提高了奥氏体的稳定性,共析转变的开始温度由756°C降低至738°C,C的提高加快了珠光体相变的扩散速度,珠光体相变速度加快,结束温度提高,转变区域变窄。随炉连续冷却转变后的组织致密,片层间距减小了55 nm,硬度增加了22.8 HV10。（2）研究了Al元素对高碳钢珠光体相变及微观结构的影响,添加1.99 wt.%和3.97 wt.%的Al元素使试验钢的共析点向着高碳高温方向移动,分别提高至1.053 wt.%和738°C与1.361 wt.%和746°C。Al元素降低了奥氏体的稳定性,珠光体相变开始温度上移,相变速度加快,结束温度也上移,先共析铁素体的面积分数增加了22.6 Area%和片层间距减小了48 nm。（3）研究了Nb元素对高碳钢珠光体相变及微观结构的影响,添加0.025 wt.%的Nb提高了试验钢较慢冷却速度下的相变开始温度,降低了较快冷却速度下的相变开始温度。珠光体相变共析点的温度由749°C提高至757°C,提高了8°C;碳含量由0.863 wt.%降低至0.787 wt.%,降低了0.076 wt.%。同时增大了相变过冷度13.3°C,减小了珠光体片层间距20 nm。（4）研究了强磁场对高碳钢珠光体相变及微观结构的影响,12-T强磁场使试验钢的共析点向着高碳高温方向移动,在12-T强磁场下随炉连续冷却转变后试验钢珠光体团尺寸增大了2.6μm,片层间距增加了61 nm,维氏硬度值降低了14HV10,渗碳体的厚度增厚了14.9 nm,小角度晶界（<15°）的百分含量减少了3.35%。（5）强磁场导致铁素体基体发生了磁致伸缩,使碳原子无法顺利进入八面体间隙进行扩散,碳的扩散速度降低,但是强磁场降低了铁素体和渗碳体的吉布斯自由能,使珠光体相变驱动力增加,相变速度加快。（6）Al元素和强磁场的协同作用下,珠光体相变驱动力增加了-242.6 J·mol-1,共析转变点进一步向着高碳高温方向移动,共析点的温度由738°C提高至785°C,提高了47°C,共析点的碳含量由1.053wt.%提高到1.478 wt.%,提高了0.425 wt.%。强磁场和Al元素对高碳钢珠光体相变及微观结构的影响具有相同的促进作用。（7）Nb元素和强磁场的协同作用下,珠光体相变共析点的温度由749°C提高至793°C,提高了44°C。Nb元素细化晶粒的作用使高碳钢珠光体相变具有更多的形核位置,强磁场使高碳钢珠光体相变的驱动力增大,二者的协同作用下,加大了珠光体相变的速度。