钢铁材料不仅具有较高的强度和韧性、容易加工成任意形状，以满足各领域的需要，而且资源丰富、可循环利用，目前钢铁材料作为人类社会最重要结构材料的地位仍然是无法取代的。在环境性、资源性和经济性的约束下，采用新型钢铁材料的制造技术生产的具有高洁净度、超细晶粒、高均匀度特征的钢材，其强度和韧度比常用钢材高，适用寿命更长的先进钢铁材料是21世纪国家经济和社会发展的需求。 本论文是金属热变形过程与组织控制相关性基础研究的一部分。本文主要结合当前强韧化理论，细化理论，控轧控冷理论，通过奥氏体-铁素体区循环形变工艺对低碳钢铁素体晶粒细化进行了实验研究，同时通过对82B控冷过程进行实验分析，研究了冷却速度与组织性能的关系。 奥氏体-铁素体区循环形变工艺采用了形变诱导相变和循环往复变形细化理论，来细化金属组织，达到提高强韧性的目的。为了完善奥氏体-铁素体区循环形变工艺，通过热模拟实验研究了铁素体区变形温度、奥氏体区变形温度、应变速率、冷却速度对低碳钢组织与性能的影响。研究结果表明：采用奥氏体-铁素体区循环形变，可以有效地细化铁素体晶粒，达到提高材料强韧性的目的。在铁素体区变形温度为720℃，奥氏体区变形温度940℃，应变速率为5/s，冷却速率为15℃/s条件下奥氏体-铁素体区循环形变工艺得到低碳钢铁素体晶粒大小为3.7μm，抗拉强度为639MPa，面缩率为79％，与CSP轧制工艺和传统轧制工艺组织相比，更加均匀细化，铁素体晶粒度细化了1～2级，抗拉强度提高了近100MPa。 控制冷却工艺的核心问题是控制相变区的冷却速度，本文对斯太尔摩控冷线上82B轧后控冷过程进行研究，通过热模拟实验测定了82B的CCT曲线并对冷却速度下的组织与性能进行了分析。研究结果表明：斯太尔摩控冷线上82B相变区冷却速度为6℃/s时的组织与性能最佳；随着冷却速度(v)的增加，珠光体转变开始温度(T)逐渐降低，并且通过回归得到两者之间呈线性关系，回归模型为T=652.8-4.3v；同时可知随着冷却速度的增加，珠光体片层间距越来越小，通过实验数据回归出过冷度(△T)与片层间距(Sp)之间关系为Sp-1=0.26△T-0.7。