本文结合国家863计划项目“500MPa碳素钢先进工业化制造技术”，以现有Q345级碳素结构钢为对象，研究微合金元素钒在超级钢组织性能控制中的作用。通过热模拟实验和实验室热轧实验，对含钒钢奥氏体静态再结晶行为、钒的碳氮化物在奥氏体和铁素体中析出行为、变形后连续冷却过程中的相变行为进行了研究，探讨了钒在晶粒细化中的作用机理，在此基础上研究了控轧控冷工艺对含钒超级钢组织性能的影响规律。主要内容和研究结果包括： 1.在Gleeble1500热模拟机上进行双道次压缩实验，通过对软化率曲线的分析，给出了钒对奥氏体静态再结晶行为的影响规律，建立了相应的静态再结晶动力学模型。 2.通过热模拟实验，结合透射电镜观察，分析了钒的碳氮化物在高温奥氏体区和低温铁素体区的析出行为。 3.利用热膨胀法建立了静态和动态条件下的CCT曲线，根据CCT曲线和金相观察的结果，得到了不同钒含量和冷却速度对实验用钢组织的影响规律。 4.通过热模拟实验和实验室热轧实验，得到了开轧温度、终轧温度、卷取温度及冷却速度等工艺参数对含钒超级钢组织性能的影响规律，探讨了微合金元素及不同的强化机制对提高钢材强韧性的作用。