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钒(V)为微合金非调质钢中最主要的微合金化元素,含量通常控制在0.15%以下。随着非调质钢应用范围的进一步扩大和零件服役条件的更加苛刻,对其综合性能特别是疲劳性能的要求越来越高。对此,本文利用Gleeble热模拟试验机、旋转弯曲疲劳试验机、扫描电子显微镜(SEM)及金相显微镜等试验手段,探索了两种不同V含量(V1,0.15%；V2,0.28%)的中碳非调质钢37MnSiVS的高温热形变行为、控锻控冷行为及高周疲劳破坏行为。本文利用Gleeble-3800热模拟试验机首先测定了试验钢的静态过冷奥氏体连续冷却转变曲线(CCT曲线),研究了连续冷却过程中试验钢的相变规律,并结合实际锻造零件特点对锻后控制冷却工艺进行了试验室模拟。结果表明,随着钢中钒含量的增加,铁素体+珠光体组织转变的临界冷却速度逐渐减小,CCT曲线明显向右移动。增加变形量使单位体积内铁素体体积分数有所增加。锻造变形时的形变诱导相变促进了铁素体相的析出,因而与高温加热未变形(热处理态)相比,试验钢在锻态的强度水平有所降低。对试验钢的单道次压缩热变形试验结果表明,试验钢的热变形特征与传统的中碳铁素体+珠光体型非调质钢基本一致,较高的温度和较低的应变速率有利于发生动态再结晶；在相同的变形条件下,钒含量的增加使得奥氏体高温变形抗力增大,形变激活能提高,并推迟了试验钢形变奥氏体动态再结晶动力学的进程。较高的变形速率和较低的形变温度易于获得更细小的再结晶晶粒,而V含量的增加在同种变形条件下对再结晶晶粒尺寸的影响不明显。透射电镜观察结果表明,试验钢中的V主要以固溶态的形式存在于奥氏体中,从而影响奥氏体的动态再结晶行为。对试验钢的高周疲劳性能研究结果表明,37MnSiVS钢的疲劳极限及疲劳极限与抗拉强度的比值均明显高于传统的非调质钢38MnVS钢,分别为562MPa和0.614。随着钢中V含量增加所形成的大量细小弥散的V(C,N)颗粒与铁素体间具有特定的位向关系,具有显著的析出强化和组织细化的作用,使得37MnSiVS钢微观组织均匀细小,铁素体硬度明显增加,珠光体与铁素体的显微硬度比减小,从而呈现出十分优异的高周疲劳性能。