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随着造船业的发展,船舶逐渐向大型化、轻型化方向发展,一般强度船板已不能满足船体结构的要求,高强度船板在造船业中的比例不断提高。船板钢除了要求较高的强度外,还要有较高的低温冲击韧性,船板用钢过去通常用Nb或Nb+Ti微合金化实现晶粒细化,来提高钢的屈服强度和冲击韧性。由于钒比其他微合金元素不易产生横向裂纹,而且钒在地壳中分布较广,中国是世界三大钒生产国之一,从经济的角度来说,加入钒不加铌更能降低成本。本文首先在THERMECMASTOR-Z热模拟实验机进行热模拟试验,测定钢的静态相变点和CCT曲线;然后设计钢板成分主要为低碳-低锰-加钒钛氮,通过不同的钒、氮元素含量在3种在不同的热加工工艺对控轧控冷态钢板的组织、性能进行比较,确定钢板的成分设计。在获得最佳成分后,研究不同工艺参数对钢板组织与力学性能的影响。本论文的主要结论为:有效钒和有效氮含量的变化对钢的Ac1和Ac3相变点的影响不大,但随着有效钒和氮含量的增加,Ar1和Ar3温度下降;当形变后的冷却速率低于4℃/s时,所有钢的室温组织均由铁素体+珠光体组成。当冷却速率大于4℃/s时,钢中开始出现贝氏体组织。而当冷却速度超过约9℃/s时,所有钢的组织中珠光体消失,由贝氏体+铁素体组成;钒的含量在0.08%,氮含量在0.008%时,采用工艺Ⅱ,钢板屈服强度在390MPa以上,纵向冲击韧性在-40℃仍有足够储备;确定控轧控冷的最佳工艺参数为:加热温度为(1180±20)℃,终轧温度设置为(1050±10)℃,终冷温度控制在(550±20)℃,冷却速度一般在10～15℃/s,使得材料碳氮化物析出最多,该工艺下钢的屈服强度、抗拉强度分别为457MPa、573MPa,延伸率和断面收缩率分别为27%、74%,从横向冲击结果来看,-60℃时,冲击韧性值为45J,满足了高级别船板钢强韧性的要求;研究发现第二相在铁素体区析出的几种方式大致为:晶界或亚晶界和铁素体基体内。主要析出相有VC、TiN。轧制温度低时,析出相更加均匀细小。