超高强钢可显著减少钢材的用量和提高构件的安全系数,并被广泛应用于各工业领域。传统超高强钢的合金含量高、成分体系复杂且难以冶炼;采用热铸锻成型工艺和热处理调质工艺,材料强韧性匹配较难调控,最终导致强度高、韧性差;制备工艺流程长,高能耗、高成本、小批量重复生产。设计新的“减量化”成分体系、研究先进的制备方法、开发出“节约型”超高强韧钢,成为目前亟待解决的问题。本文以热轧流程制备低合金纳米尺寸级贝氏体组织超高强韧钢为目标,从贝氏体超高强钢的合金成分设计入手,深入研究连续冷却过程中贝氏体超高强钢的相转变行为及热变形过程中的奥氏体再结晶行为,对其热变形过程中的动态和静态再结晶规律及奥氏体细化方式进行详细研究;然后,采用不同轧制工艺方案和控冷方式,研究工艺参数和工艺路径对其微观组织和力学性能的影响规律,进而揭示了 B/M复相超高强钢的强韧化机理,获得了适用于不同控轧控冷工艺条件下的超高强钢及其生产工艺和方法。本文主要研究工作及结果如下:(1)以一种贝氏体组织钢为基础,利用热力学计算软件对该钢的温度—平衡相-组织-力学性能进行计算分析,对其化学成分进行减量化设计,研究和分析了合金元素含量、冷却速率对该超高强钢力学性能的影响规律。结果表明,在冷却速率为10℃C/s时,成分优化后的各合金元素已在钢中充分发挥强化作用。(2)对超高强钢在连续冷却转变过程中的奥氏体相变行为进行系统研究,分析了应变和冷却速率等因素对其相转变的影响和作用规律。结果表明,随着冷却速率的逐渐增加,组织的相转变类型依次为先共析铁素体(PF)+粒状贝氏体(GB)→板条贝氏体(LB)+板条马氏体(LM)→板条马氏体(LM)+板条贝氏体(LB)+残余奥氏体(RA)。未再结晶区变形促进γ→α的相变,应变对γ→GB相变有抑制作用;应变诱导铁素体中C从α界面向γ扩散,提升了γ稳定性,推迟了γ→GB 转变。随着冷却速率的进一步增加,C的扩散路径减少,先共析铁素体(PF)相变得到抑制;当冷却速率达到5 ℃/s以上时,应变诱导相变与静态未变形相变机理相同。(3)通过单道次压缩实验并结合金相观察分析,研究了超高强实验钢的热变形行为,获得了其应力-应变曲线,建立了 Zener-Hollomon参数方程、热加工方程以及变形抗力模型。采用P-J法分析并确定了动态再结晶临界应变,建立了动态再结晶临界应变模型。结合单道次压缩后的组织分析,确立了变形参数和道次停留时间对动态和静态再结晶奥氏体组织演变的影响规律。结果表明,在较高的变形温度(1050 ℃)及应变速率为0.01～5 s-1时,实验钢均能在临界应变下发生动态再结晶。而在较低的应变速率(0.01 s-1)及应变温度为850～1050 ℃时,实验钢也能发生动态再结晶。(4)利用双道次压缩实验并结合金相观察分析,研究了实验钢的静态再结晶规律,得出了实验钢的静态再结晶临界条件。采用不同补偿量的研究方法,通过研究道次间隔时间对静态再结晶的影响规律,计算得到了实验钢的静态再结晶激活能。结果表明,当道次间隔时间小于5 s时,实验钢主要以静态回复为主要软化形式;当道次间隔时间为10 s时,在奥氏体晶粒晶界处出现静态再结晶;当道次间隔时间为50 s时,奥氏体已克服析出钉扎效应,开始充分形核和长大。轧制变形间隔时间不宜超过100 s,否则容易造成静态再结晶奥氏体晶粒再次长大。(5)为了探明基于常规轧制设备的超高强钢组织性能调控方法,研究了不同轧制工艺路径和冷却方式对轧后产品的力学性能和显微组织的影响,得出了控轧控冷工艺参数对该钢微观组织和力学性能的影响规律,在此基础上揭示了控轧控冷工艺路径对B/M复相超高强钢强韧性的影响机理。最终结果表明,实验钢在控轧(CR)+空冷(AC)、控轧(CR)+控冷(CC)和控轧(CR)+直接淬火(DQ)工艺条件下,均可满足普通钢铁企业工艺条件,可生产出1600 MPa级超高强韧纳米级B/M复相钢。