随着当今社会对天然气需求的日益增加,输气用管线钢正朝着大管径、大壁厚、高强度以及耐低温等方向发展,这对管线钢的焊接性提出了更高的要求。高强管线钢经过焊接之后,其焊接热影响区（HAZ）的力学性能,特别是韧性会出现恶化,通常粗晶区（CGHAZ）和临界再热粗晶区（ICCGHAZ）的韧性最差,这主要是由组织粗化及马氏体-奥氏体岛状组织（M-A组元）的异常分布造成的。目前对HAZ中M-A组元的分布状态与韧性间的关系已经有了较为清楚的认识,但对于M-A组元的形成过程及其相变机制尚缺乏深入研究。本文以X100管线钢为对象,采用中途淬火法对ICCGHAZ中M-A组元的转变过程及其相变机制进行了研究:利用Gleeble热模拟实验机模拟实际焊接热循环并在热循环的不同阶段进行淬火,利用扫描电子显微镜（SEM）和电子背散射衍射（EBSD）等对M-A组元相变过程中形成的逆转奥氏体（γr）及其冷却相变产物进行组织观察和晶体学分析,揭示了不同第二道次峰值温度（760、800、840℃）下ICCGHAZ中γr的逆相变规律、分解规律及其与终态组织中M-A组元存在状态的关系。实验结果表明,在第二道次加热过程中γr优先在原奥氏体晶界（PAGB）处形核长大,其次是晶内板条束的交界处。随着二道次峰值温度升高,γr的体积分数逐渐升高,在冷却过程中相变分解为铁素体、贝氏体的比例也越来越大,最终形成的M-A组元的分布状态也随之变化。二道次峰值温度为760℃时,γr（5.7vol.%）大部分转变为沿PAGB呈链状分布的M-A组元;800℃时,γr（16.3 vol.%）仍主要沿PAGB分布,其中74.8%的γr分解为铁素体和贝氏体,最终形成的M-A组元沿PAGB断续分布;840℃时,γr的体积分数可达34.3%,且有一定比例在晶内形核,冷却过程中88.3%的γr分解为铁素体、针状铁素体、贝氏体,最终形成的M-A呈细小弥散状态分布。晶体学分析表明,在第二道次加热过程中,γr是依托于其一侧的原奥氏体的晶体学取向通过K-S/N-W位向关系相变形成的。在γr的相变产物中,铁素体是自由形核形成的,针状铁素体、贝氏体及M-A组元都与其母体γr符合K-S/N-W关系,即是γr的协变相变产物,单个针状铁素体和贝氏体的晶粒内部取向多由单一贝蒽组主导,内部亚结构间交界主要为小角晶界,同一γr的不同协变相变产物间交界多为有效大角晶界。随着第二道次峰值温度的升高,ICCGHAZ中有效大角晶界的密度变大。对ICCGHAZ终态组织的纳米压痕的测试结果表明,随着第二道次峰值温度的升高,M-A组元的分布越来越离散,M-A组元与基体组织的硬度及硬度与杨氏模量的比值（H/E）的差值越来越小,ICCGHAZ的韧性越来越高。本论文研究成果可为发展调控ICCGHAZ中M-A组元、提高HAZ韧性的新技术提供理论依据。