本课题的主要研究内容是V微合金化及控轧控冷工艺对20MnSi钢的组织结构和力学性能的影响。研究微合金元素V对钢的微观组织、相组成、微合金元素的分布、第二相析出状况等,及它们对钢的力学性能影响规律。控轧控冷工艺对钢组织和性能的影响机制,探讨V微合金化20MnSi钢的强韧性机制。利用金相显微镜、透射电镜、X射线仪以及力学性能测试等对自行设计的20MnSi钢的强韧化机制进行研究,研究表明：控轧控冷工艺通过控轧轧制温度和冷却速度来控制奥氏体晶粒的形变再结晶,有效地提高了γ→α的形核率,得到了良好的晶粒细化效果；在低温条件下的控冷降低了碳的扩散速度,影响了过冷奥氏体中碳的析出,得到了具有薄渗碳体片且有着细小层片间距的珠光体组织。微合金元素V在钢中形成V(CN)复合化合物,可以有效的钉扎在奥氏体晶界处,阻止奥氏体晶粒的长大,为γ→α相变晶粒的细化提供了条件；同时一部分V(CN)随γ→α的相变转化在晶界处沉淀析出,起到了沉淀析出强化作用,没有析出部分则溶解在铁素体内与其保持共格关系,也有固溶强化的效果。此外,由于控轧控冷为研发钢种的组织转变创造了热力学和动力学上的特殊条件,加之V(CN)质点的诱导作用,在铁素体基体上析出了细小的针状铁素体,与平衡相铁素体相比较,针状铁素体内部应具有较高密度的位错亚等亚结构,显著提高了铁素体的强度；同时它的相互交错分布形式对钢在变形过程中内部微裂纹的扩展也会造成阻碍,需要消耗更多的能量,从而提高了钢的韧性。