中、高珠光体碳钢由于其高强度、高硬度、耐磨性和抗疲劳性能好等特点,广泛应用于制造轨钢、型钢、硬线、弹簧钢等。微合金元素能改善钢的性能而不影响钢的基本特性。本论文详细论述了国内外对中高碳钢组织和性能的影响因素和Nb微合金化及奥氏体热形变的作用机理等相关问题的研究进展,在此基础上通过对高碳钢中加入不同含量的Nb,研究Nb对其的组织和性能的影响；并在Gleeble1500热模拟试验机上进行模拟加热、形变及冷却实验,研究Nb对试验钢CCT曲线的影响,探讨了Nb微合金化和热变形对试验钢连续冷却时组织转变的影响。实验结果表明：在相同锻造和正火条件下,钢中添加Nb能促进先共析铁素体的析出,显著提高高碳钢的韧性,而对钢的强度影响较小；此外,当加热温度低于1150℃时,Nb能显著阻碍高碳钢奥氏体晶粒粗化,同时奥氏体晶粒细化使得珠光体片层间距变大。实验分析表明,由于Nb添加延长了珠光体形核的孕育期,促使钢的珠光体转变开始温度降低。与不含Nb钢相比含Nb钢的CCT曲线向右下方移动。高碳钢中加入Nb,有以下三方面的作用：(a)可以抑制奥氏体晶粒长大,增加晶面积,进而增加珠光体的形核位置,提高形核率；(b)抑制碳的扩散速率,降低珠光体长大速度；(c)增加了珠光体相变的过冷度,有利于珠光体晶粒长大速度的提高。其综合作用结果：在相同冷速下,含Nb和不含Nb的高碳钢转变时间相同,表现为相变的起始和终止温度差值没有明显的变化；含较高Nb的实验钢比含较低Nb含量的实验钢的转变时间延长,表现在CCT曲线上为含0.10%Nb实验钢比含0.04%Nb的实验钢的转变温度区间大。因此,相同冷速条件下,Nb的加入可以使珠光体片层明显细化。热变形有利于高碳钢奥氏体组织细化,促使CCT曲线向左上方移动,进而提高了珠光体的相变温度,同时有利于减少低温组织的生成,但其结果会使珠光体片层粗化,促进先共析铁素体的析出,最终对高碳钢力学性能产生显著的影响,表现为硬度的降低,塑性的提高。含Nb高碳钢变形,促进了先共析铁素体的析出,含有少量铁素体的高碳钢的韧性也会相应的提高。因此,与不含Nb钢相比,含Nb钢在热变形过程及随后冷却过程中其微观组织均会发生明显的变化,进而对钢材性能起到显著影响作用。因此,为了得到性能优良的高碳钢,需要Nb含量、奥氏体形变制度和冷却速率的合理匹配。