极地船舶航行在环境恶劣的极地海域,船体要经受海冰的反复撞击,因此要保证极地船舶用钢具有优异的低温性能,包括强度、韧性、耐腐蚀性以及焊接性等。本文依托国家重点研发计划“极寒与超低温环境船舶用钢及应用（2016YFB0300700）”项目,对极地船舶用钢的控轧控冷（TMCP）工艺和组织性能控制开展研究。采用低碳高锰、复合添加Ni、Mo、Nb等合金元素的成分设计思路,研究实验室条件下TMCP工艺及其对组织和性能的影响,考察了 Mo和Ni含量的影响规律,获得了低温韧性优异的极地船舶用钢化学成分和TMCP工艺技术路线。本文的主要工作如下:（1）利用高温激光共聚焦显微镜研究奥氏体晶粒长大规律和原始奥氏体晶粒尺寸对转变后组织的影响。结果表明,1200℃是实验钢奥氏体晶粒的粗化温度,且原始奥氏体晶粒尺寸对相变后的组织尺寸有明显影响,钢坯加热温度设为1150℃较为适宜。（2）利用热模拟试验机研究高温奥氏体连续冷却转变规律。结果表明,低冷速下形成铁素体和少量珠光体,随着冷速增加,奥氏体逐渐转变为粒状和板条状贝氏体,且组织越细,马奥岛（M/A）也更加细小弥散。（3）通过绘制实验钢的CCT曲线发现,随着冷速由0.5℃/s增加到30℃/s,含Mo实验钢的动态相变开始温度由620℃下降到570℃,相变结束温度由545℃下降到450℃,冷速对无Mo实验钢相变影响类似,说明冷却速度增加会推迟相变的发生;含Mo实验钢的动态相变开始温度比静态相变开始温度最多可高出28℃,无Mo实验钢的动态相变开始温度比静态相变开始温度最多可高出58℃,变形使CCT曲线向左上角移动,扩大了铁素体的相变区。（4）利用热模拟试验机研究Mo元素对奥氏体转变规律的影响。结果表明,钢中加入0.2%的Mo后,相转变的开始温度和结束温度可降低20℃左右,铁素体和珠光体转变受到抑制,对贝氏体转变温度的影响则较小。（5）在不同TMCP工艺条件下,研究Mo元素对极地船舶用钢组织和性能的影响规律。发现返红温度分别为400℃和350℃时,Mo的添加会使实验钢中粒状贝氏体的含量增加,M/A岛的尺寸和含量增加,形状由球状变为尖角状或长条状,大角度晶界比例下降,低温韧性变差;且当返红温度为350℃,含Mo实验钢中粒状和板条状贝氏体含量同时增加,相比于无Mo实验钢,其屈服强度由544MPa增大为580MPa,抗拉强度由713MPa增大为744MPa,-80℃时的平均冲击功由270J减小为52J。（6）对比不同Ni含量实验钢的组织和力学性能差异,发现随着Ni含量的增加,实验钢中M/A岛的最大尺寸由4.17μm减小为3.57μm,含量由0.39%下降为0.21%,分布更加弥散,M/A岛的形状由尖角状转变为球状,大角度晶界比例由37%增为57%,0.9Ni实验钢的板条贝氏体比0.6Ni实验钢更细化,板条间距由0.6μm下降为0.3μm,板条贝氏体间距变得更加细小,随着Ni含量的提高,实验钢的低温韧性得到改善。