随着我国国民经济的发展和能源结构的变化,油气输送用管线钢的需求日益增长,同时对其性能的要求也随之提高。X80管线钢是为满足高强韧性,同时又满足输送经济性的要求而开发的新一代低合金高强度管线钢。但其管件的生产需要对钢进行热加工,因而管线钢原有的组织发生变化,细晶强化和沉淀析出强化作用减弱,降低了管件的力学性能。针对这一问题,本文以经过多次热加工的X80钢为研究对象,系统研究了热处理工艺对X80钢组织与性能的影响规律,在此基础上,优选出合理的热处理方案,以提高管件的性能。本文对试验钢进行了不同的热处理工艺试验。采用光学显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对热处理后试样组织的变化进行观察分析,并通过拉伸试验、冲击试验和硬度试验分析相应试样的力学性能的变化。综合实验结果分析不同工艺条件对试样组织和性能的影响,并对X80钢的热处理工艺参数进行了优选。研究结果表明:X80钢经过多次加热后的原始试样组织为粒状贝氏体,其基体组织是由大量的尺寸较大的块状铁素体和少量的板条铁素体组成。基体上分布着一定数量的M/A岛状组织和尺寸较大的微合金化元素的碳、氮化合物粒子,其中M/A岛中的马氏体内部有孪晶亚结构存在。这种组织形态与针状铁素体组织相比,使X80钢的强度和冲击韧性降低。在热处理工艺试验过程中,随着淬火温度的升高,X80钢的屈服强度和抗拉强度呈上升趋势。当淬火温度达到1010℃时,试样的屈服强度开始达到API标准;经过热处理的试样韧性得到显著改善。但随淬火温度的升高,韧性呈下降趋势,当淬火温度达到1100℃时,韧性迅速下降。淬火温度在1010℃～1070℃时,材料具有良好的强韧性匹配。试样经过水淬后,得到细小的块状铁素体和板条铁素体,赋予了材料优良的强韧特性,因此淬火介质应选择为水。回火温度对X80钢的抗拉强度影响不大,屈服强度随着回火温度的升高略有下降。冲击功随着回火温度的升高而略有上升,当回火温度达到550℃时趋于平缓。总体来说,回火温度的变化对X80钢的强度和韧性影响不大,说明X80钢有很好的回火稳定性。当回火温度在550℃～600℃区间时,X80钢有较好的强韧配合。X80钢最佳热处理工艺方案为在1010℃～1070℃淬火温度区间加热,水淬,在550℃～600℃回火温度区间回火。