本文以V微合金钢的开发应用为目的,探究了V在钢中的作用机理。重点研究了V在高温变形过程中对热变形行为的影响,以及在随后的冷却过程中V、N含量,及其析出物对相变行为的影响,同时找到了一种定量分析V溶解/析出的方法,并以此为基础,结合高速线材生产工艺,探讨了不同过程参数对V微合金钢最终组织和性能的影响。利用Gleeble-3500热模拟试验机热压缩过程研究了C、Si元素对V微合金钢动态再结晶(DRX)行为的影响。结果表明:C含量的改变对应力应变曲线几乎没有影响,对材料本身的变形激活能影响不明显,而Si的添加会增强固溶强化和溶质拖曳作用,使得变形激活能、峰值应力和应变增大。采用应力松弛法研究了C、Si、V对V微合金钢静态再结晶(SRX)行为的影响,并重新计算了Si和V的溶质拖曳作用。结果表明:Si可明显增加静态再结晶的激活能,其溶质拖曳参数SRP为5,即添加0.1 wt%Si与添加0.038 wt%V所起的固溶拖曳作用等同,利用该参数建立了V微合金钢50%静态再结晶时间的模型,该模型同时考虑了V、Si的影响,此外,再结晶过程中的析出会造成较低的Avrami指数。利用Gleeble-3500热模拟试验机并结合组织观察,研究了V微合金钢的冷却转变行为。结果表明:增加V钢中的N含量能够促进V(C,N)的析出,有利于形成晶内铁素体,细化冷却组织,并且使铁素体区明显左移,显著扩大铁素体区。为此设计等温实验定量分析了V(C,N)的析出所引起的晶内铁素体对最终组织的细化能力,就本次实验用钢而言,当V(C,N)其完全析出时可使得钢中晶粒尺寸减小8μm,理论屈服强度增加24 MPa。定量研究了大颗粒析出物(>0.2μm)对应变诱发动态相变的影响。结果显示:增加N含量会促进V的析出物在大的Ti析出物表面快速析出。随后,含V的大析出物会诱发晶内铁素体的形成,明显加速动态再结晶过程,并促使铁素体发生连续动态再结晶(CDRX),最终使晶粒得到细化。在此基础上,发明了一种定量分析固溶和非溶V、Nb含量的方法。该方法包括化学溶解、离心沉降和电感耦合等离子体原子发射光谱(Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopic,ICP-AES)分析,该方法大大简化了实验操作并缩短了试验周期,以离心沉降为主要思想,不仅直接观察析出物形貌,同时可利用ICP-AES测定固溶含量,其测量结果的精确程度高,误差为±0.0038%。利用Gleeble-3500热模拟试验机模拟了高速线材生产过程,结合组织观察和硬度的测量,就变形温度、吐丝温度、冷却速度和集卷温度四种工艺参数的影响进行了研究。结果表明:在相同变形量,变形速率条件下,变形温度、吐丝温度越低,冷速越大,最后得到的组织越细;变形温度越低,吐丝温度越高,冷速越小,晶内铁素体细化能力越为明显;变形温度、吐丝温度越低、集卷温度接近650 oC,冷速越小,VC析出物越多,其析出强化越明显。细晶强化与析出强化定量计算中发现析出体积分数测量具有一定的误差,同时可以利用公式参数的调整对计算结果进行优化。在材料成分设计时应考虑细晶强化和析出强化的配合,当C、V含量较高时,析出强化可以更为显著甚至超过细晶强化,调整工艺参数使细晶强化与析出强化合理分配,可进一步提高其性能。