本文采用材料显微分析方法、力学性能测试手段和热模拟技术,通过适度加速冷却、临界区加速冷却和延迟加速冷却的热处理,使得X80管线钢在高强韧性的同时,具有优良的抗大变形的性能,建立了大变形管线钢工艺—组织—性能之间的关系。研究表明,通过加速冷却条件的控制,可改善X80管线钢的组织结构和强韧特性,使之具有一定的大变形能力。当分别采用冷却介质为油冷的适度加速冷却方法、加热温度为840℃的临界区加速冷却方法和始冷温度为530℃的延迟加速冷却方法时,试验钢X80可获得(B+F)双相组织。通过不同加速冷却方法获得的(B+F)X80管线钢的显微组织以细小的贝氏体为主,辅以一定量细小、高密度位错的铁素体。这种(B+F)双相组织使试验钢在高强韧性的同时,具有低的屈强比、大的均匀伸长率和高的形变强化指数,满足大变形管线钢的要求。对贝氏体+铁素体大变形管线钢断裂过程的实验观察表明,裂纹形核通常采用三种方式,即夹杂物(或第二相质点)形核、相界面形核以及铁素体或贝氏体的基体形核。裂纹主要通过铁素体扩展,当裂纹通过铁素体时,裂纹通常直线穿越,表明铁素体对裂纹的阻止作用较小；当裂纹与贝氏体相遇时,裂纹通常曲线迂回,表明贝氏体对裂纹的阻止作用较大。在实验观察和理论分析的基础上建立了铁素体+贝氏体大变形管线钢的变形和断裂模型。通过对贝氏体+铁素体大变形管线钢组织与性能的回归分析可知,随着贝氏体平均自由程的减小和贝氏体单位面积相界长度的增大,或随着贝氏体体积分数的增大和贝氏体平均晶粒直径的减小,大变形管线钢的强度升高,塑性减小。