利用背散射电子衍射技术（EBSD）和磁力显微镜（MFM）对目前在工程中获得广泛应用的高钢级X80管线钢在单轴拉伸和疲劳过程中显微结构以及磁畴组织进行了准原位研究。探讨了不同拉伸应变条件下和不同疲劳加载次数后应力与显微结构、磁畴组织之间的内在联系。观察了不同拉伸变形量下样品的显微结构，重点分析了晶体取向、晶界分布和晶界取向差的变化特点。结果表明在拉伸变形过程中晶粒的取向发生了变化，并且当应变超过1%之后，一些晶粒内部出现了很多尺寸较小的亚晶。从单个晶粒的取向变化情况来看，具有相同或相近取向的晶粒，其取向转动趋势基本相同。晶粒取向转动不是连续性的，会出现跳跃式的变化。转动角度随着宏观应变量的增加不是线性增加的，有的晶粒不会发生明显的转动或是出现逆向转动。对不同应变量下晶界分布和晶界取向差的研究发现晶界数量在拉伸过程中发生了变化，尤其是当应变量为1.5%和2%时出现了许多大角度晶界。结合晶粒取向图和晶界取向差图可知在拉伸过程中形成的尺寸较小的亚晶其晶界可能是在27°～33°范围内。对比不同形貌铁素体拉伸过程中显微结构的变化情况，发现不同的铁素体显微结构的变化会有所差别。观察经过不同拉拉疲劳加载次数后样品的显微结构，发现管线钢在最大疲劳载荷接近屈服强度的应力作用下，随着疲劳加载次数的增加，分析区域内的晶粒取向没有发生大的变化。从单个晶粒的取向变化角度来看，无论初始取向在什么位置其在疲劳过程中的取向基本上没有产生变化。分析了不同循环次数下大、小角度晶界所占比例的变化情况，及晶界取向差的变化。发现大、小角度晶界的比例和晶界取向差都没有发生显著的变化。对磁畴的观察结果表明外加拉伸应力会对磁畴的磁化方向产生影响，使材料对外表现的磁方向性增强。在拉伸初期磁化强度方向开始沿着垂直于或是接近于垂直表面的方向分布，使图像呈现出明暗反差变大的趋势。当应力进一步增大，磁化方向继续发生偏转，当应力增加到一定程度时，大部分磁畴的磁化方向表现出单轴化倾向。对疲劳过程中磁畴观察表明，疲劳载荷的作用会使得磁畴的磁化方向发生变化，但是这种应力的作用比较复杂。这可能与循环过程中系统能量的不断变化和弹性变形阶段拉应力对磁畴的作用不同于塑性变形阶段有关。