研究针状铁素体等中温转变组织的相变规律及其力学性能，有助于实现对低碳微合金钢中各类组织的优化配比，合理制定微合金钢的生产工艺，开发具有优良塑性、韧性的高强度多相组织微合金钢。本文利用热模拟技术，结合光学金相、扫描电子显微镜、维氏硬度仪、纳米力学探针以及电子背散射衍射技术（EBSD），分别研究了Mn-Mo-Nb系及Mn-V系低碳微合金钢的中温转变组织类型以及各相的本征硬度。研究内容及结果如下：（1）微合金钢在不同奥氏体化温度下淬水及空冷组织的金相分析表明，D40钢水淬时其组织主要为板条马氏体，同时有少量的针状铁素体；空冷的组织主要为铁素体及珠光体，未见针状铁素体形成。X80钢水淬组织中也主要是板条马氏体，未发现针状铁素体组织；但空冷组织中已经有针状铁素体形成。（2）通过研究不同冷速下连续冷却转变形成的显微组织，发现随着冷却速度的提高针状铁素体的生成量增加。形变温度对各冷速下组织的影响不大。随着形变温度的降低，D40钢形成针状铁素体的冷速范围变宽。（3）利用纳米压痕仪及维氏硬度计研究不同相结构的本征纳米硬度及维氏硬度，发现不同成分的钢在完全奥氏体化温度下水淬得到的板条马氏体的纳米硬度相当，而D40钢在完全奥氏体化的温度下空冷得到的先共析铁素体的纳米硬度最低。不同条件下得到的典型组织纳米压痕位移曲线表明，针状铁素体的平均纳米硬度达到6.28GPa，低于板条马氏体的纳米硬度，但却高于块状铁素体及先共析铁素体等各类铁素体的纳米硬度，这说明针状铁素体通过切变机制形成这一观点与本实验相吻合。（4）EBSD分析表明，在高冷速下变形温度由850℃升高至900℃时，Band Slope数值有降低的趋势，故生成非平衡相针状铁素体的可能较大，且变形温度的变化对X80钢的影响较D40大。这说明对微合金钢而言，900℃的终轧温度有利于形成针状铁素体，改善钢的性能。