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高压气瓶具有储运成本低、运载效率高的突出优点，是未来气瓶的发展方向。为提高气瓶的承载能力，气瓶的耐压能力要相应提高，这对气瓶用钢的性能提出了新的挑战。目前我国尚无30 MPa级以上的高压气瓶用钢的标准，而40 MPa级高压气瓶用钢国内外也未见报道。本文通过合金成分设计、V的微合金化、热处理工艺优化等研究成功开发了一种35 MPa以上级气瓶用高强高韧的Fe-Cr-Ni-Mo合金钢。在此基础上，采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、三维原子探针(3DAP)、拉伸实验等，系统地研究了V含量和热处理工艺对Fe-Cr-Ni-Mo合金钢显微组织、力学性能和韧脆转变温度(DBTT)等的影响，重点揭示其强韧化机理。 微量元素V对Fe-Cr-Ni-Mo合金钢的组织和性能有显著影响。随着V含量增加，合金钢的原奥晶粒显著细化，回火后铁素体(α-Fe)变得细小。同时V含量的变化将显著改变碳化物的尺寸、结构以及组成。不含V钢(0V)主要析出M23C6型碳化物，其中M为Cr、Mo、Mn及Fe的组合;V含量为0.03％及0.08％的钢(0.03V和0.08V)析出的碳化物类型主要为M2C和M6C;进一步提高V含量将使合金钢(0.14V)中析出MC型碳化物，其中M为V、Cr、Mo的组合。此外，合金钢中的碳化物尺寸将随V含量增加而逐渐减小，合金的强度和延伸率逐渐增加，但冲击韧性降低。为了获得较好的强韧性配合，V含量应控制在0.03％～0.10％范围内。 正火和淬火温度对含0.08％V的Fe-Cr-Ni-Mo合金钢的原奥晶粒尺寸及碳化物回溶过程有较大的影响，碳化物钉扎和拖拽晶界作用是控制原奥氏体晶粒度的关键。回火温度和时间的不同将主要影响合金钢的铁素体（α-Fe）和碳化物。随着回火温度升高或时间延长，相邻板条α-Fe之间的界面消失导致其长大。另外，碳化物随着回火温度升高将逐渐由粗大的M3C变为细小弥散的M2G和MC;而随着回火时间的延长，碳化物发生球化导致其析出数量逐渐减少，同时逐渐析出MC型碳化物。综上所述，当正火、淬火、回火温度及回火时间的范围分别为840～880℃、820～860℃、530～610℃和2～5 h时，合金钢具有较好的强韧性配合。 回火温度较低时(400～500℃)，0V钢中主要析出大量尺寸较小的M3C，而0.08V钢中则主要为微米级M3C及少量M7C3，碳化物的综合影响因素导致0V钢的抗拉强度在425～475℃回火区间内高于0.08V钢;较高回火温度处理后(高于500℃)，0V钢中碳化物主要为尺寸相对较大的M23C6，而0.08V钢中则为细小弥散的M2C和MC，此阶段0V钢的抗拉强度低于0.08V钢。另外，V对杂质元素P的固定作用减缓了后者在晶界的偏聚，因此0V钢在500℃出现明显的回火脆性而0.08V钢并不出现这一现象。 V的添加显著影响Fe-Cr-Ni-Mo合金钢的韧脆转变温度(DBTT)。V含量增加引起的晶粒细化、碳化物尺寸减小以及V对杂质元素P的固定作用使P在晶界偏聚减缓等因素将降低合金钢的DBTT;而V含量增加导致碳化物类型发生变化以及ω相析出几率增大等因素将提高合金钢的DBTT。这两种影响效果的迭加将导致合金钢的DBTT随V含量增加而升高。