微合金钢是钢铁工业中的重要产品之一,但其裂纹敏感性较强,在连铸过程中容易形成表面缺陷,尤其是表面横裂纹问题。研究发现,微裂纹的产生与铸坯的表层组织状态相关。当铸坯表层组织奥氏体晶粒粗大、沿奥氏体晶界有大量膜状铁素体以及第二相析出时,则会在弯曲或矫直时沿奥氏体晶界产生表面横裂纹。但同时,第二相的析出也可以从钉扎晶界细化奥氏体、促进铁素体形核从而消除膜状铁素体等方面对表层组织产生影响,所以研究第二相与表层组织之间的关系,对从控制铸坯组织的角度来解决微合金钢表面横裂纹问题具有重大意义。本文以多个微合金元素含量不同的钢种为研究对象,分析双相变过程中冷却速度、回热条件对第二相析出-回溶行为的影响,以及第二相析出行为对原始奥氏体长大过程、先共析铁素体分布以及回热过程奥氏体细化的影响,以期通过控制第二相的析出行为,获得均匀细小的奥氏体晶粒,为双相变工艺参数的选择提供理论和实验依据。本文的研究结果可简要概括如下:①通过微合金钢第二相析出的热力学动力学分析可知:第二相的析出顺序为Ti CN、Nb CN、VCN;连铸过程中第二相形核的位置主要在奥氏体晶界,其次在晶内均匀形核。②通过高温激光共聚焦显微镜模拟微合金钢凝固冷却过程,以及第二相析出的热力学动力学温度分析,发现样品表面的细小浮凸与第二相的析出有关;并提出了通过原位观察表面细小浮凸的产生,间接观察表征连续冷却过程中第二相析出行为的方法。③当Ti元素的理论析出量达到0.008%时,能起到有效钉扎晶界的作用,抑制原始奥氏体长大;理论析出量超过0.008%,多析出的Ti N对钉扎作用的加强效果有限,原始奥氏体晶粒尺寸不能得到进一步细化。④Nb CN具有促进先共析铁素体形核的作用;以冷却速度为5.0℃?s-1进行冷却,可以获得在奥氏体晶内弥散分布的第二相与先共析铁素体,该微观组织结构有利于后续回热过程奥氏体晶粒的细化。⑤VCN会延长铁素体向奥氏体转变的孕育时间,抑制回热过程中奥氏体的形核;回热温度为1000℃、回热速度为3.0℃?s-1,可以获得均匀细小的奥氏体晶粒。