本文采用理论计算与应力松弛试验相结合的方法对微合金元素V和Nb在钢筋中的固溶和析出行为进行了详细地研究。应力松弛试验采用三种钢:1#钢不含微合金元素V或Nb,2#钢含有单一微合金元素V,3#钢同时含有V和Nb两种微合金元素。应力松弛试验中的压缩变形量分别取20%、50%和70%。1#钢和2#钢的变形温度区间为800℃~950℃,3#钢的变形温度区间为850℃~1050℃。根据应力松弛试验结果可以分别绘制出2#钢和3#钢在不同变形量下的析出百分数-温度-时间曲线,即PTT曲线。结果显示2#钢和3#钢的PTT曲线都有明显的“C”型特征,即存在第二相的最佳析出温度与最快开始析出时间。在三种压缩变形量下,2#钢得到的第二相最快开始析出时间分别为8.05s、7.55s和3.15s,最佳析出温度分别为830℃、850℃和850℃;3#钢得到的第二相最快开始析出时间分别为6.75s、2.55s和1.75s,最佳析出温度均为900℃。对应力松弛试验后的样品进行显微组织观察后发现:在同一温度下,试样的晶粒尺寸随着压缩变形量增大而减小;在同一变形量下,晶粒尺寸随着压缩温度降低而减小。随着压缩变形量的增大,钢中析出的第二相的尺寸逐渐减小,其数量随着变形量的增大而增多。此外,含有V和Nb复合微合金元素的3#钢应力松弛试验后的室温组织更加细小,晶粒细化效果更明显,析出相的数量也更多。在不考虑Wangner系数的影响下,理论计算得出2#钢的第二相全固溶温度是1000.29℃,3#钢的第二相全固溶温度是1224.38℃。在进行热模拟试验时,均热温度分别选取1150℃和1250℃可以保证第二相全部溶于基体中。此外,Nb含量变化对第二相全固溶温度的影响非常显著,增加钢中的Nb含量可以提高第二相的全固溶温度,使第二相的析出温度更高,在高温轧制过程中析出阻止奥氏体晶粒长大。热力学计算结果显示Nb在奥氏体中的固溶度相当低,几乎可以从奥氏体中全部析出,而V在奥氏体中的固溶度较大,可以部分溶于奥氏体中。微合金元素只有以第二相的形式从基体中析出,才能发挥其最大的作用。对V元素在钢中的利率用进行计算发现,在一定温度下,V元素的利用率存在最大值。因此进行热力学计算可以为钢材成分设计提供帮助,充分发挥微合金元素的作用,节约生产成本。对碳氮化物的应力诱导析出行为进行理论计算,得到的2#钢和3#钢的理论PTT曲线比应力松弛试验得到的PTT曲线略偏右,但整体变化趋势一致,随着压缩变形量增加,第二相的最快析出时间减小。借助已知的公式对第二相在钢中的沉淀相变自由能和PTT曲线进行计算,可以为钢材的轧制工艺提供理论帮助。