非调质钢因其节约能源、降低成本等优点在汽车曲轴等零件上得到广泛应用。近年来,随着钒等微合金化元素价格飙升,非调质钢也面临着进一步降低成本、改善加工性能稳定性等问题。低成本合金元素Ti具有细晶强化和析出强化的作用,稀土Ce可以通过改善硫化物夹杂来改善钢的切削加工性能。不过,Ti、Ce微合金化非调质钢方面的研究报道很少。因此,本文设计了几种Ti、Ce微合金化非调质钢,研究了Ti微合金化钢的热变形行为和析出行为以及稀土Ce对硫化物夹杂的改性机制及其细化组织的机理,为获得一种低成本易切削非调质钢提供基础数据。通过Gleeble-3800热模拟实验机研究了变形温度850～1200℃,应变速率0.1～10 s-1之间的Ti微合金化非调质钢的奥氏体动态再结晶行为。分析了变形温度、变形速率、碳氮化物和Ti4C2S2的析出行为对奥氏体动态再结晶的影响,计算了动态再结晶激活能,获得了热变形方程和热加工图。结果表明,0.042%Ti含量的非调质钢激活能最高,综合力学性能最好。通过功率耗散图和塑性失稳图的叠加得到了热加工图,获得了Ti微合金化非调质钢的最佳热加工工艺范围是900～1050℃的变形温度,0.1～0.2 s-1的变形速率和1100～1200℃变形温度,0.1～4 s-1变形速率。Ti含量为0.042%时,实验钢的综合力学性能最好。采用SEM、EDS和ASPEX对不同Ce含量的非调质钢中的夹杂物形貌、数量和尺寸以及实验钢的金相组织进行了表征,结合Thermo-Calc热力学软件对含Ce硫化物夹杂的形成过程进行了分析,并通过三维原子探针（3DAP）对晶界和相界面处的元素分布进行表征。研究结果表明Ce在1800℃与S结合形成Ce3S4夹杂,1480℃转变为Ce2S3夹杂,1480℃以下形成Ce2S3为内核,Ti4C2S2和Mn S包覆生长的复合夹杂物;添加Ce元素的实验钢中90%以上的夹杂物的长径比小于2.5;Ce含量为0.019%时,实验钢的组织最细,平均晶粒尺寸为4.58μm。3DAP的结果证明了Ce在晶界和相界处存在明显偏聚,阻碍了C扩散,抑制晶粒长大,另外,高温区形成的细小弥散含Ce夹杂物提供了形核质点,共同作用细化了非调质钢的组织。