随着资源、能源和环境压力日益加大,超高强度钢的开发越来越受到世界各国的极大重视。纳米析出强化作为细晶强化之外的重要强化方式,是钢的重要发展方向之一。析出强化脆性矢量相对较小,对抗拉强度和屈服强度的提升大致相当,对屈强比的影响较小。本文依托国家自然科学基金“超快速冷却条件下低碳钢中纳米碳化物析出控制及综合强化机理”,研究纳米碳氮化物在铁素体区和贝氏体区的析出行为。主要内容如下：(1)通过热模拟实验,研究了实验钢的连续冷却相变行为,得出了实验钢的连续冷却转变曲线和超快冷条件下的冷却转变曲线。实验结果表明：实验钢具有较宽贝氏体转变区域,变形后应用超快速冷却可降低铁素体相变开始温度。通过JMatPro软件计算得到实验钢的TTT曲线,对后续等温淬火实验工艺制定有重要参考作用。(2)通过理论计算,得到铌、钒、钛的碳氮化物在奥氏体中的全固溶温度分别为1066℃、880℃、1429℃,并且得到了碳氮化铌和碳氮化钒的PTT和NrT曲线。通过Thermo-Calc热力学软件计算,了解到实验钢在高温区析出相主要以TiN为主,低温区以VC、NbC为主,同时存在复合析出相。(3)通过等温淬火实验,探讨了等温温度、等温时间对实验钢相变行为和析出行为的影响。随着等温时间的延长,铁素体体积分数、析出粒子密度、析出物体积分数均增加,析出物尺寸主要集中在2-5nm。显微硬度和纳米压痕实验表明,纳米析出物对实验钢的硬度影响比较明显,析出物越多,硬度越大。通过计算,600℃等温300s、1200s、3600s后,析出强化对屈服强度的贡献量分别为48.4MPa、65.8MPa、75.2MPa。碳氮化物析出形式有过饱和析出和相间析出两种方式,实验中仅在少部分铁素体晶粒内观察到相间析出。550℃和500℃等温不同时间后,实验钢的组织为粒状贝氏体和少量贝氏体铁素体,纳米压痕实验表明,等温时间越长,析出物越弥散、均匀。(4)通过热模拟实验模拟超快冷-缓冷工艺,考察超快冷后终冷温度和缓冷速率对实验钢组织和析出行为的影响规律。以0.1℃/s缓冷时,随着超快冷后终冷温度的降低,析出量整体上呈下降趋势,但在620℃时析出量较大。析出物尺寸主要集中在2-5nm,随终冷温度降低,尺寸略有减小。同一温度终冷后,随着缓冷速率的增大,析出物的量有所减少。与未变形条件相比,变形条件下组织较为细小,析出量相对较多。