本文以中碳贝氏体钢为研究对象,引入部分铁素体和微合金元素V,研究V析出物、铁素体对贝氏体相变、微观组织和力学性能的影响。通过控制中碳贝氏体钢的两相区温度,得到了铁素体/贝氏体双相组织。奥氏体化温度由840℃降低到780℃,由于铁素体体积分数的增加导致奥氏体化过程中奥氏体构型中碳含量的增加,奥氏体稳定性提高,马氏体转变点（Ms）降低。贝氏体铁素体不仅可以在初始奥氏体晶界处形核,也可以在奥氏体/铁素体界面上形成,加速贝氏体形成动力学。在795℃热处理工艺下的组织展现出最高的强塑积和最高的韧性,这归因于大角度错配角比例的增加,铁素体和贝氏体两相间良好的协调变形能力以及残余奥氏体的TRIP效应。同时,795℃热处理工艺下试样的加工硬化指数曲线直到应变达到0.1时才与ε=n的直线相交,因此展现出高的抗拉强度和均匀延伸率。在中碳贝氏体钢中引入微合金元素V,通过调控第二阶奥氏体温度,控制VC析出,研究其对相变、组织和性能的影响。结果表明950℃-860℃工艺和950℃-848℃工艺中,贝氏体相变时间缩短。这是因为铁素体核的形成过程为中温贝氏体铁素体形核提供能量增加了形核密度,同时析出数量较多的VC粒子,VC粒子增加的相界面提供了优先形核位置。950℃-870℃工艺下试样的冲击韧性提高,这与其大角度晶界占比最大相关,大角度晶界能够阻碍裂纹拓展或者改变裂纹扩展方向。950℃-848℃小角度晶界占比最大,表明晶粒内部存在的位错等等亚结构多,进而提高强度。研究回火温度对V微合金化中碳贝氏体钢组织和性能的影响规律。结果表明随着回火温度从350℃到600℃,碳化物开始聚集长大,数量增加,典型的贝氏体组织逐渐消失。回火温度较低时,残余奥氏体体积分数变化不大,回火温度升高后呈现明显降低趋势。450℃回火工艺中,由于残余奥氏体中碳含量增加,稳定性提高,同时有纳米级别含V粒子析出,试验钢的综合力学性能最佳。