本文将加热过程奥氏体晶粒超细化与冷却过程的相变控制相结合，研究利用变形和相变原理制备纳米晶体钢的相关理论问题。通过Gleeble1500热模拟机上的模拟实验，并结合实验室轧制实验，对不同原始组织经预变形后的加热转变过程、超细晶奥氏体的应变诱导相变行为等物理冶金学过程进行了研究；对碳化物形态及分布在低碳钢加热冷却过程中的作用机理进行了初步探讨；对微合金低碳钢获取亚微米铁素体晶粒的形变热处理工艺，以及结合循环淬火的形变热处理细化工艺进行了研究；探索利用该方法获取纳米晶体低碳钢的前景。主要内容包括：1.以含铌0.02％的微铌低碳钢与含0.05％Nb-0.058％Ti-0.071％V的微合金低碳钢为研究对象，结合热模拟实验与实验室热轧实验，研究原始组织、化学成分、预变形条件及加热条件对低碳钢加热过程奥氏体形核长大的影响规律；结果表明，以热轧态铁素体珠光体经温轧并且冷变形的组织为原始组织最有利于获得超细晶奥氏体(1μm)，而回火马氏体经过大应变量的变形处理，较大颗粒的碳化物大量析出不利于奥氏体细化，此外适量添加合金元素Nb、Ti、V，适当提高加热速度均有利于细化奥氏体。 2.利用热模拟实验，研究微铌低碳钢(0.02％Nb)与微合金低碳钢(0.05％Nb-0.058Ti-0.071V)的超细晶奥氏体向铁素体转变的动力学特征，超细晶奥氏体的变形行为及其对奥氏体/铁素体相变的影响；结果表明，当奥氏体晶粒尺寸为1～5μm时，细化奥氏体晶粒有利于形变诱导相变细化铁素体晶粒。 3.以微铌低碳钢(0.02％Nb)与微合金低碳钢(0.05％Nb-0.058Ti-0.071V)为对象，采用热模拟实验结合实验室轧制实验，利用预变形细化奥氏体晶粒并控制奥氏体/铁素体相变的形变热处理方法可获得晶粒尺寸约0.1～0.3μm的等轴晶铁素体；利用预变形后结合循环淬火细化奥氏体晶粒并控制奥氏体/铁素体相变的循环加热淬火形变热处理方法可以获得晶粒尺寸约0.1～0.5μm的等轴晶铁素体；研究工艺条件对组织的影响；分析微观组织形态特征，包括铁素体形态及碳化物含量、形态及分布，位错特征等。 在此基础上，探索低碳钢利用形变和相变原理获得纳米尺度晶粒的可行性。