高碳钢经形变诱导珠光体相变可获得超细晶铁素体和粒状渗碳体的复相组织,兼具良好的塑韧性和较高的强度、硬度,具备取代现有制造流程中热轧+冷轧+球化退火等繁杂工序的潜力。目前,关于形变工艺对形变诱导珠光体相变的影响已经做了大量研究,但钒微合金化对形变诱导珠光体相变的影响、形变在热力学和动力学上对珠光体相变的促进程度以及形变诱导珠光体相变工业化生产实绩鲜见报道。为深入理解和完善形变诱导相变理论,本文对钒微合金共析钢的形变诱导珠光体相变规律进行了系统研究。首先基于不含钒试验钢,验证了形变过程中珠光体相变的可能性。系统研究了不同形变工艺条件下,钒微合金共析钢的组织演变和析出规律。通过对钒微合金共析钢和不含钒试验钢形变诱导相变分数、组织形貌和热稳定性等方面进行对比,研究了钒微合金化对形变诱导珠光体相变的影响。同时,通过热力学、动力学规律研究,分析了形变和钒微合金化对诱导珠光体相变的作用机理。最后,结合现场工艺条件提出了形变诱导珠光体相变的工业化应用方案。试验发现,当形变温度在640℃-720℃时,形变将诱导不含钒试验钢的奥氏体向珠光体相变,历经动态珠光体相变、片层渗碳体碎断、铁素体再结晶及晶内渗碳体析出、铁素体和渗碳体长大等过程,获得球化率≥95%的亚微米级铁素体+纳米级渗碳体的粒状珠光体。与珠光体温轧相比,该粒状珠光体中渗碳体颗粒更细小,形变过程中应力更低。在不同形变工艺条件下,钒微合金化试验钢的组织演变规律显示,随着形变温度降低、形变速率降低和形变量提高,诱导珠光体相变分数越高,渗碳体球化率越高。当在600℃-680℃以0.01s-1形变75%时,钒微合金化钢可以实现完全相变和球化,获得均匀的粒状珠光体,且随着形变温度降低,铁素体再结晶比例降低。钒对形变诱导珠光体相变的影响规律表明,钒氮微合金化显著促进形变诱导珠光体相变,与不含钒和仅含钒的试验钢相比,钒氮微合金化试验钢经形变诱导产生的珠光体体积分数最高,其粒状珠光体具有最高的铁素体再结晶比例,最均匀的铁素体晶粒尺寸,而仅采用钒微合金化会抑制形变诱导珠光体相变,钒的析出规律不同是造成这一差异的主要原因。此外,钒氮微合金化试验钢经形变诱导产生的粒状珠光体比不含钒试验钢的组织稳定性更高。热力学和动力学研究表明,钒氮微合金化可使形变储存能进一步增大,形变储存能使得奥氏体-珠光体相变平衡温度提高、临界形核半径减小、孕育期缩短。因此,更能促进形变诱导珠光体相变。研究显示,位错形核率的提高是主要影响机制之一。试验表明,通过多道次形变或多道次形变+短时保温可获得较为均匀的粒状珠光体,能有效解决单道次形变所需临界形变量过高、形变速率过慢的难题。随着轧机装备水平的不断提升,高碳钢的在线球化技术将具备工业化应用前景。