近年来，微合金化技术得到迅速的发展和广泛应用，对于低合金钢的性能要求越来越高，尤其是要求材料具有良好的的低温韧性。目前提高钢的性能已不能仅仅依赖于细化基体组织，而是尽可能综合利用各种强韧化手段调控组织相变来实现。　　本文通过建立快速回火过程第二相析出动力学模型，定量计算不同沉淀温度下形核率的变化规律及沉淀析出PTT曲线，得到最快沉淀析出温度，为制定合理的回火工艺提供理论基础。然后立足钢厂生产实际，选用某钢铁集团中厚板厂生产的低合金钢Q345D，利用Gleeble-3800热模拟机进行快速加热，完成淬火钢的快速回火实验，并与传统回火工艺对比分析，着重研究快速回火过程组织演变、碳氮化物的析出行为，掌握析出物的形貌特征对材料低温韧性的的影响规律，从而验证析出模型的正确性。　　试验钢Q345D先经1200oC高温固溶处理后，在冰盐水中淬火，然后分成两组进行传统回火和快速回火实验。传统回火是在高温电阻炉中进行，分别在620oC、650oC、680oC回火，保温60min后取出空冷处理。快速回火是在620oC、650oC、680oC温度下分别保温40s、80s和120s，然后空冷；最后在-40oC低温环境下进行冲击试验，测得不同回火温度下材料低温韧性值的变化规律；综合运用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜等手段进行微观组织与析出物形貌特征观察，并测定析出物的化学成分。　　结果表明：快速回火后的组织主要为贝氏体型铁素体板条及少量等轴状铁素体，同时可以看到少量微细M/A岛状组织，当温度升高时，板条间出现部分长条状薄膜奥氏体，稳定性更高，有利于改善材料的韧性。利用扫描电镜和透射电镜可以看到基体上弥散分布着大量的碳氮化物颗粒，与传统回火工艺对比，铁素体板条更细化，析出物尺寸明显更小，分布均匀。在620oC回火后纳米碳氮化物颗粒尺寸更加细小，体积分数最大。随着温度的不断升高，基体上的析出物数量减少，并发生长大粗化。对于-40oC的低温冲击韧性值，回火温度相同时，低温冲击韧性值随保温时间延长呈现先降低后增大的趋势；保温时间相同时，冲击值随回火温度升高呈现降低的趋势；保温120s时，其低温冲击韧性值达到最低，比传统回火的冲击值低，尤其在回火温度620oC，保温40s时，可以获得最优的低温性能，达到41.8J。综上所述，可以看出本实验在回火温度为620oC保温40s，快速回火工艺最好。