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本文以低碳微合金钢为研究对象,以形变强化铁素体相变(DeformationEnhanced Ferrite Transformation/DEFT)与微合金元素的晶内形核理论为指导,利用热模拟单道次变形与多道次变形的试验方法,系统研究基于DEFT的微合金钢组织演变规律及其细晶机理,纳米析出相(纳米粒子)、形变条件和化学成分对组织超细化的影响。探索开发适应我国当前热连轧机装备水平的微合金钢超细晶粒钢的制备工艺。研究表明,温度过冷与变形的共同作用大幅度提高相变驱动力,导致高的形核率。相变产物的增加主要是靠持续不断地形核完成的。微合金钢的组织超细化是由相变铁素体、铁素体原位动态再结晶、析出相的晶内形核与二次形核、针状铁素体、奥氏体晶粒碎化以及纳米粒子钉扎亚结构的共同作用所至。相变铁素体由于其晶界、亚晶界、胞壁等被析出相的别针作用所控难以长大,既使对其进行继续变形,也只发生铁素体的原位动态再结晶,从而保证了微合金钢超细组织的稳定性。发现在传统意义上有害的MnS类夹杂物纳米粒子可为钢中V(C,N)和晶内铁素体提供形核核心,起到了细化晶粒的显著作用。纳米粒子的粒径与铁素体晶粒尺寸有着显著的线性相关关系,在超细晶铁素体体积比＞80%,晶粒尺寸＜4μm的微合金钢中,纳米粒子的尺寸皆小于30nm。微合金元素V、Nb具有两重性,固溶V、Nb阻碍DEFT的进行;而变形中析出的V(C,N)、V-Nb(C,N)则可为晶内铁素体提供更多的形核核心。此外,V(C,N)、V-Nb(C,N)在长大、粗化过程中与基体间共格关系逐步消失,形成新的异相界面,又成为后继变形或冷却时新相的有利形核位置,促进晶内铁素体在此形核。因此可以充分利用V、Nb的有利作用同时避免其不利影响,达到最佳的细晶效果。以上述研究成果为基础,利用我国当前的热连轧工艺装备,成功地开发出强度级别达到750MP_a的微合金超细晶粒钢板。同时,采用遗传神经网络理论对超细晶粒钢组织进行了预测,与实验值相比,超细晶铁素体体积比预测精度达91%以上,超细晶铁素体晶粒尺寸预测精度达90%以上。