钛微合金化高强钢因为其相对低廉的生产成本和优良的综合性能而受到了广泛的关注。目前,对其物理冶金学特征已进行了较为系统的研究,现阶段普遍认为,细晶强化和沉淀强化是其主要的强化机制。但由于缺乏对比研究,仍无法深入阐明钛元素在低碳钢中的作用机理。因此本文以低碳钢的成分为设计基础,添加0.10%的钛元素,利用Gleeble 3800热模拟机对两种材料在变形和冷却过程中的组织演变和强化机理进行对比研究。本文的主要内容与结果如下:（1）采用等温压缩法研究了实验钢在900℃变形后保温不同时间,随后以20℃/s冷却至600℃等温不同时间后的屈服强度变化规律。发现同样工艺条件下,加入钛元素显著提高了低碳钢的屈服强度。等温时间相同时,低碳钢的屈服强度随变形后保温时间的延长呈现缓慢下降的趋势,而含钛钢的屈服强度则表现为先增后减的规律。变形后保温时间相同时,等温时间对低碳钢的屈服强度几乎没有影响。对于等温600 s的含钛钢,屈服强度大多数要高于等温300 s,在变形后保温100 s时屈服强度达到最大,保温时间延长到300 s时,含钛钢等温600 s时的屈服强度迅速下降,显著低于等温300 s时的试样。（2）钛元素在低碳钢中,会形成稳定的Ti N粒子,避免了低碳钢晶粒在1200℃奥氏体化过程中的过度长大。两种实验钢经过1050℃的再结晶轧制后,奥氏体晶粒得到了显著细化。在900℃变形后的保温过程中,低碳钢组织发生了再结晶,随着保温时间的延长晶粒略微长大;含钛钢由于溶质拖曳和形变诱导析出的阻碍作用,晶粒在变形后一直处于拉长状态。相同工艺下,两种实验钢等温转变后的晶粒尺寸相差仅为2μm左右,室温组织均以准多边形铁素体为主;钛元素的添加在钢中形成了大量的含钛析出物,导致低碳钢室温组织中的部分屈氏体被少量粒状贝氏体取代。钛元素在低碳钢中细化晶粒的效果不明显,细晶强化不是含钛钢屈服强度提高的主要原因。（3）采用维氏硬度计对实验钢在600℃等温后的晶内硬度进行了测量。结果表明,不同工艺下低碳钢的晶内硬度基本处在同一水平。在900℃变形后的保温初期,含钛钢等温600 s的晶内硬度略高于300 s,随着保温时间的延长,硬度开始逐渐下降,保温时间为300 s时,等温300 s时的含钛钢硬度反而要高于等温600 s。含钛钢在不同工艺下沉淀强化效果的走势与其屈服强度的变化规律大体一致。在相同工艺下,含钛钢晶内硬度与低碳钢相比得到了大幅提升,TEM照片表明,含钛钢室温组织中存在大量5 nm左右的析出粒子,产生了强烈的沉淀强化效果。钛元素加入低碳钢中,会在等温过程中析出大量纳米碳化物,沉淀强化是低碳钢屈服强度提高的主要因素。（4）钛元素对低碳钢的强化作用主要是细晶强化和沉淀强化相互耦合的结果。与高额的沉淀强化效果相比,形变诱导析出引起的细晶强化效果不是很明显,但是细晶强化是唯一一种可以同时提高材料强韧性的方式,因此形变诱导析出对细晶强化的影响还需要进行进一步的深入研究。