一直以来,国外长期使用的100kg级高强钢板一般采用高合金化、淬火加高温回火调质热处理的工艺制造。为增加钢的淬透性,必须向钢中加入大量的Cr、Mo、Ni、Cu等贵重合金元素;同时调质高强钢的热处理工艺复杂,在成本、能耗等方面缺乏优势。本文采用TMCP技术开发100kg级高强钢板,不仅在合金成本、生产工艺上具有极大优势,而且符合当前冶金行业“节能降耗”的总体发展趋势。通过研究不同TMCP工艺下实验钢的微观组织、第二相粒子析出和位错强化等规律,优化最佳的生产工艺,为工业化大生产提供必要的指导。论文的主要工作如下:(1)采用单道次压缩实验,研究了冷却速度和驰豫对组织的影响。结果表明,冷却速度在0.5℃/s～20℃/s范围内都有贝氏体组织生成。当冷却速度小于10℃/s时,主要为粒状贝氏体组织;当冷却速度为20℃/s时,以下贝氏体组织为主,出现不规则形状的M/A岛和少量板条贝氏体。冷却速度为30℃/s时,为贝氏体和马氏体的混合组织,M/A组元细小且分散。(2)通过实验室热轧实验,研究了精轧温度、终轧温度、冷却速度以及热处理等工艺对实验钢组织和性能的影响。结果表明,100kg高强钢的控轧控冷最佳工艺参数为:(a)加热温度1200℃;(b)采用两阶段控轧,一阶段开轧温度1050～1100℃,二阶段开轧温度820～890℃;(c)轧后快冷,终冷温度在200～300℃,冷速30～50℃/s。(3)扫描、透射、复型等精细组织分析表明,变形后驰豫一定时间有利于微合金元素的析出。随着驰豫时间的延长,析出物逐渐增多,且弥散化程度提高。驰豫过程中析出物有两类,一类为尺寸在50～100nm之间的Nb、Ti析出物,呈方形;另一类为细小弥散分布尺寸小于10nm的Nb析出物,呈小椭圆形。大量的弥散析出物钉扎在晶粒内部的位错线上,有利于析出强化和冲击韧性的提高。(4)设计了不同温度的回火实验,研究了回火温度对实验钢组织和性能的影响。结果表明,轧态钢板组织为典型贝氏体和马氏体板条,板条内部含有高密度的位错,板条界面为残余奥氏体或薄膜状碳化物;回火温度较低时,与轧态组织相似;随着回火温度的升高,贝氏体板条逐渐合并,开始有碳化物析出;回火温度超过600℃时,碳化物在板条界内界外大量析出,板条界退化、消失,钢板强度大幅降低。