球扁钢因具有特殊的截面尺寸特点，在船舶建造中用作扶强材，是船舶专用结构型钢。采用V-N微合金化处理技术研制的10CrNiMoV球扁钢(以下简称试验钢)具有高强度和高韧性，屈服强度达到Re1≥440MPa，-40℃冲击功达到Akv-40℃≥49J，性能远高于GB/T9945-2001《热轧球扁钢》中最高等级D40级球扁钢的性能水平。本文利用ANSYS有限元数值模拟、Thermo-Calc热力学计算，模拟计算了试验钢在轧后冷却过程的温度场分布情况和第二相的析出;利用扫描电镜、透射电镜、相分析等先进分析试验技术，观察了试验钢的微观组织结构、测试了试验钢中第二相的析出相组成、尺寸大小与分布等。本文通过上述模拟计算和试验，对V-N微合金化高强度球扁钢的强韧化机理进行了分析和研究。　　 利用ANSYS有限元数值分析软件模拟计算了球扁钢在轧后冷却过程中的温度场分布，较为精确地计算出球扁钢不同位置的温度差异，球头心部与腹板的最大温差达到100～200℃。球扁钢截面不同部位冷速不同，造成了截面温度场分布不均匀，温度的差异对球扁钢截面不同部位的组织、力学性能产生影响。导致从腹板到球头心部，组织逐渐粗化，力学性能逐渐下降。　　 系统研究了V在球扁钢中的析出及分布。研究发现：细小、弥散的V(C，N)析出以及铁素体晶粒细化是V-N微合金化球扁钢强韧性提高的主要因为。在轧后空冷的球扁钢中生成了大量的第二相粒子V(C，N)。粒子主要分布在基体铁素体中，部分于奥氏体中析出，析出的第二相粒子尺寸细小，分布均匀。V(C，N)粒子在球扁钢不同部位的析出不同：从腹板到球头心部，V(C，N)析出量逐渐增加，析出粒子的平均尺寸逐渐减小。V(C，N)的析出量不同、析出尺寸的不同对基体产生的析出强化作用也不同，在球头心部的析出强化作用相对最为显著，提高了球头心部的性能，在一定程度上弥补了因轧制工艺所造成的性能损失。　　 N含量的增加，提高了V(C，N)的开始析出温度，并促进了V在球扁钢中的析出，使其在球扁钢中的晶粒细化和析出强化效果明显，显著细化了球扁钢球头心部的组织，提高了球头心部的性能，从而使得球扁钢的截面组织和性能比较均匀。