近年来V的价格波动较大,其在钢板桩中的大量应用受到成本因素的限制。微合金元素Nb的价格相对稳定,以Nb取代V,即Nb微合金钢比V微合金钢具有较大的成本优势,Nb具有更强的晶粒细化作用,是一种更好的替代品。因此,开发Nb微合金化成分体系的钢板桩,从生产成本和产品质量等方面可满足市场发展需求。主要研究内容及结果如下:（1）通过奥氏体晶粒长大实验,测定钢的奥氏体晶粒粗化曲线,研究微合金元素Nb在再加热过程中对奥氏体晶粒度的影响。结果表明:随加热温度升高,奥氏体晶粒尺寸不断增大。当加热温度从1150℃升至1200℃,奥氏体晶粒尺寸明显粗化,固溶Nb含量从0.0048%增长至0.0081%,未固溶的含Nb第二相粒子大幅降低。（2）通过热模拟实验,探讨钢在变形道次间歇时间内奥氏体软化行为,研究静态再结晶行为及其影响因素。结果表明:随变形温度升高和变形量增大,静态再结晶体积百分数不断升高。其中在850℃时,40%变形量以下均未发生静态再结晶;在950℃时,30%变形量以下均未发生再结晶;在1050℃时,变形量大于20%均发生静态再结晶。（3）通过热模拟实验,绘制Nb-23实验钢的静态和动态CCT曲线,研究奥氏体连续冷却转变规律;利用光学显微镜（OM）和扫描电镜（SEM）等仪器,研究冷却速度对连续转变过程和组织演变规律的影响。结果表明:静态CCT曲线中,在0.1℃/s～30℃/s的冷速区间内,随着冷速的升高,得到的显微组织为铁素体、珠光体和贝氏体,开始发生贝氏体转变的冷速为3℃/s,珠光体转变的温度区间在528～674℃,马氏体转变温度在265～377℃范围内,相差近120℃。动态CCT曲线中,随着冷速的升高,得到的显微组织为铁素体、珠光体、贝氏体和马氏体,开始发生贝氏体转变的冷速为0.5℃/s,珠光体转变温度区间仅为559～653℃,马氏体转变开始温度区间为246～285℃,差值仅为39℃。热变形缩小了珠光体转变的温度范围和马氏体转变开始点的温度范围,相变开始温度和终了温度都降低,贝氏体相变的冷却速度区间相整体向右移,CCT曲线整体向下移动。静态条件下和动态条件下的硬度变化都呈持续上升趋势,且动态条件下各个冷速的硬度均高于静态条件下对应冷速的硬度。（4）通过常温拉伸和冲击试验,测试U型和Z型钢板桩的力学性能,研究其力学性能差异。结果表明:U型钢板桩屈服强度为424 MPa,抗拉强度为645MPa,延伸率为27%,塑性较好;20℃时冲击功为51 J,0℃时冲击功降低为19J,在-20℃的低温下冲击功仅为14 J。Z-09钢板桩的屈服强度为449 MPa,抗拉强度为580 MPa,延伸率为23%;Z-26钢板桩的屈服强度为450 MPa,抗拉强度为561 MPa,延伸率为28%;Z-51钢板桩的屈服强度为338 MPa,抗拉强度为520 MPa,延伸率为30%。随着Nb含量增加,在-20℃、0℃、20℃时的冲击韧性有明显的提高,Z-51钢板桩的冲击韧性提高最多,相比于Z-09钢板桩其-20℃时的冲击功提高了175%,0℃时的冲击功提高了70%,20℃时的冲击功提高了55%。（5）通过时效处理,测定U型和Z型钢板桩的硬度,研究工艺参数对其硬度的影响。结果表明:U型钢板桩在550℃、600℃、650℃时,分别保温5 min、15 min、30 min的硬度呈现先升高再降低的趋势,且都在保温15 min时达到该温度下的最大硬度值。Z型钢板桩在不同时效温度和时间下的硬度变化趋势和U型钢板桩相同,且随着Nb含量增加,可以有效提高实验钢的硬度。