对于船舶、桥梁、建筑物、油罐、海洋结构和管线等钢材，要保证其在服役过程中不发生脆性断裂，从而减少对人身、财产和环境的危害。为此，则要求钢材内部不产生裂纹，或钢材能束缚住传播中的脆性裂纹，即钢材要具有优异的止裂性。随着结构物的大型化，加大了对大规格和高强度钢材的需求。而随着大规格化，止裂性的保证变得困难。表层超细晶钢具有优异的止裂性，能满足上述的需求。国内外已做了一定的研究，其中以日本研究的最为详细，国内研究较少。本文提出采用轧制过程增加水冷的方法，即轧制水冷同步法开发表层超细晶钢。本文采用Nb-V-Ti微合金为原料，通过动态CCT曲线测定和热模拟实验，研究轧制水冷同步过程奥氏体组织的演变规律，并在热轧试验机上进行了轧制水冷同步法热轧实验，初步开发出厚度20mm，铁素体晶粒尺寸为2-3μm超细晶层为2.7mm厚的表层超细晶钢。取得的主要实验结论如下:　　1.测定并绘制了实验钢的动态CCT曲线，确定了实验钢在各冷速下的转变规律。　　2.通过单道次变形回温保温实验，得到了实验钢的再结晶率随回温温度和保温时间的变化规律。由于应变诱导析出效应，回温温度在850-950℃范围时，奥氏体再结晶率-时间曲线上都存在平台。回温温度为1000℃时，曲线上不存在平台现象，10s内可完成将近100％的再结晶。回温温度为900-950℃时，应累积变形，增大变形储能，提高奥氏体再结晶形核率高，细化奥氏体。　　3.通过热模拟实验详细研究了奥氏体化温度、变形温度、变形量、回温温度和变形道次对轧制水冷同步过程奥氏体再结晶行为的影响规律，结论如下:　　(a)随奥氏体化温度的降低，奥氏体晶粒尺寸细化，可加快随后轧制水冷同步过程的奥氏体再结晶动力学。　　(b)随变形温度的降低和变形量的增加，应变能积累增加，奥氏体再结晶动力学加快。要保证轧制水冷同步过程有～80％的再结晶率，变形温度为550℃，两道次变形回温过程中道次变形量至少需达到40％。　　(c)随回温温度的增加，奥氏体再结晶动力学加快，再结晶奥氏体长大速率也加快。为防止再结晶奥氏体粗化，回温温度应低于950℃。　　(d)相同变形量下，增加变形道次数会略微增大奥氏体再结晶率，同时再结晶的奥氏体也会稍微粗化。　　4.采用轧制水冷同步法开发出了具有表层超细层的表层超细晶钢。超细晶层处的平均晶粒尺寸为2.5μm，心部的晶粒尺寸为6.69μm，超细晶层的厚度为～2.7mm。系列冲击实验显示，超细晶层的冲击韧性要明显优异心部的冲击韧性。测得超细晶层的vTrs=-118℃，心部的vTrs=-58℃。进一步推算出超细晶层的TK6000=-64℃，所以此实验钢具有优异的止裂性。