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中国钛资源丰富,价格优势明显,而且钛的析出物在钢中有明显的细化晶粒和沉淀强化作用,采用Ti微合金化技术是开发高强钢的有效途径。本文从生产现场取铸坯样(主要成分为0.051%C-0.96%Mn-0.104%Ti),在实验室采用物理热模拟方法,研究钛微合金钢的静态再结晶和相变规律,在此基础上,分析了TMCP工艺对其组织和性能的影响,得到以下主要结论:(1)同样道次间隔时间内,不同实验参数下的再结晶软化率表明:高温、大变形量将促进静态再结晶的发生,而应变速率和原始奥氏体晶粒尺寸对静态再结晶的影响相对较小;变形温度在980℃以上,变形量超过30%时,当道次间隔时间小于1s时,以静态回复为主并伴有少量再结晶,1s到10s之内,静态再结晶软化率迅速升高,超过30s之后,再结晶软化率上升缓慢。(2)在950℃变形之后,道次间隔时间为1s时,形变诱导TiC粒子析出量较少,随着道次间隔时间延长至100s时,TiC粒子数量显著增加,这些析出粒子沿位错线随机分布,对位错产生强烈的钉扎作用,将会明显抑制静态再结晶发生。(3)随着冷却速率的增加,相变开始温度和结束温度都呈现下降趋势,晶粒尺寸逐渐细化;当冷速为20℃/s时,动态相变的温度区间为513.4~717.8℃;变形使CCT曲线向上移动,提高钛微合金钢的相变温度,促进铁素体相变,加快相变转变速率,细化贝氏体晶粒。(4)由于实验钢含碳量较低,静态CCT曲线上不存在珠光体转变区间,当冷却速率>5℃/s时,先共析铁素体相变受到抑制,组织以粒状贝氏体为主。当冷却速率<1℃/s时,动态CCT曲线上存在珠光体转变区间,当冷却速率>10℃/s时,先共析铁素体相变受到抑制,组织以粒状贝氏体为主。随着冷速进一步提升,粒状贝氏体向板条贝氏体转变。(5)对比不同压缩变形和冷却工艺下的室温组织强度。在1050℃和900℃先后进行30%的变形,并在600℃保温60min和直接采用空冷的实验钢DW和DA,其强度值分别为636.0MPa和514.4MPa,组织为先共析铁素体和粒状贝氏体;在1050℃进行50%变形,保温和空冷下的实验钢SW和SA,其强度值分别为537.9MPa和482.6MPa,组织为先共析铁素体和粒状贝氏体,伴有少量针状铁素体。实验钢DW的屈服强度值最高,其强化方式为细晶强化和沉淀强化。压缩变形后的冷却工艺对实验钢屈服强度提升幅度最大。(6)分析表明:600℃处于钛微合金钢的相变温度区间,在该温度下保温,TiC粒子会发生相间析出,尺寸为纳米级,能够钉扎位错,发挥显著的沉淀强化作用,而直接进行空冷,由于冷却速率大,会抑制TiC的析出。对纳米碳化物相间析出的研究是发开钛微合金钢的关键。