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提高钢铁材料韧性一直是研究的热门课题，一直以来是通过回火来降低强度，提高钢的韧性。但传统回火工艺由于回火时间较长，不利于节约能耗。本文立足实际工业生产，分别取某钢铁集团中厚板厂实际生产的低碳微合金钢A36和普通碳素钢SS400，利用热模拟机实现快速加热，实现淬火钢快速回火工艺，通过与传统回火工艺对比，着重研究试验钢经快速回火后其组织和析出物分布特征，以及析出物的分布是否能提高试验钢的低温韧性。对于A36钢，910℃+10%冰盐水淬火后，然后进行620℃下传统回火和快速回火。传统回火是在传统箱式电阻炉中进行，620℃保温70min后出炉空冷。快速回火工艺在620℃回火温度下保温40s、80s和120s，然后空冷；最后进行-20℃和-50℃低温冲击试验，断口形貌扫描，金相组织与TEM析出物观察等。结果表明：利用热模拟机快速回火保温40s时，析出物颗粒更细小、弥散地分布于基体铁素体之上，其夏比V口低温冲击值比传统回火保温70min、快速回火保温80s和120s的较高。对于SS400钢，通过950℃+10%冰盐水淬火，然后进行不同温度和时间的传统和快速回火。传统回火是在传统箱式电阻炉中进行，温度分别是560℃、620℃、680℃，都保温60min+空冷。快速回火工艺是利用Gleeble1500D热模拟机，以20℃/s的加热速度加热到560℃、620℃、680℃，然后分别保温30s、40s、50s后进行空冷。最后进行-40℃低温冲击实验，断口形貌扫描，金相组织观察以及显微硬度测试。结果显示：淬火组织中有贝氏体、先共析铁素体和马氏体；和传统回火对比发现，快速回火不但使基体组织从尺寸较大的块状铁素体组织转变成细小的条状组织，而且在基体晶内有明显的碳化物析出。对于-40℃的低温冲击韧性值，快速回火保温30s和50s时，低温韧性值随回火温度的增加先增大后减小，在620℃时最大值达到150J/cm2，同时显微硬度也有相同的变化趋势；而当快速回火保温40s时，低温韧性值随着回火温度增加逐渐增大，最大值达166J/cm2，但显微硬度则先增大后减小，且有较高值，显微硬度在620℃时达到344HV。可以看出本实验快速回火在620℃保温40s时，回火工艺最佳。