本文以钒微合金化钢的开发为目的，通过四种不同钒氮含量的试验用钢的相变和热变形行为，并结合高速线材的生产实际进行了工业生产模拟，系统研究了钒对相变动力学和热变形行为的影响，探讨了控制轧制、控制冷却工艺对钒钢组织和性能的影响。在Gleeble3500上通过膨胀法结合金相组织，测定了钒微合金钢的过冷奥氏体连续冷却转变曲线及经900℃变形后的连续冷却转变曲线。结果表明：增加钢中的V含量，使贝氏体相区右移，在较小的冷速下生成贝氏体，使钢具有较小的铁素体区，使相同冷速下的相变开始温度下降；在奥氏体区的变形，使相变后得到的组织细化，更加均匀，并使相变温度升高。通过单道次和双道次的压缩试验，研究了钒微合金钢的动态再结晶、静态再结晶和应变诱导析出行为。确定了四种试验用钢的动态再结晶、动态回复和静态再结晶动力学的数学表达式，并绘制了PTT曲线。结果表明：钒可以抑制动态再结晶的发生，增加临界应变、峰值应变、稳态应变和流变应力；同时增加钒含量增大从动态再结晶开始到峰值应变所需要的变形量，降低动态再结晶效率。钒能抑制静态再结晶的发生，使静态再结晶动效率降低。通过调整变形温度、吐丝温度、冷却速度和集卷温度四个参量，对微合金钢的生产进行了模拟，结合组织、晶粒度和硬度对模拟结果进行了分析，为工业实际生产提供实验基础。研究表明：在相同变形量，变形速率条件下，变形温度越低，最后得到的组织越细；吐丝温度的降低，铁素体晶粒得到细化；随着冷却速度的增大，铁素体晶粒得到细化；集卷温度越低，晶粒越细小；其中冷速对晶粒细化的效果最为显著。晶粒尺寸的细化并不能完全决定材料的机械性能，析出物的大小、弥散度等对性能影响显著，在材料设计中应同时考虑细晶强化和析出强化的配合。