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随着全世界对能源需求的不断增加，石油和天然气在一些边远地区被发现和开采，长距离的油、气运送难免会经过气候条件恶劣、地质条件复杂的地带，这就要求管线钢具有高强度、高韧性、耐腐蚀和优异的变形能力等良好的力学性能。管线钢一般是通过控轧控冷（TMCP）工艺制备的，具有较好的力学性能，但热处理可以进一步改善管线钢的力学性能。本研究首先通过Gleeble-3800热模拟试验机，建立了低碳高强度管线钢的静态和动态CCT曲线，为制定轧制工艺及热处理工艺奠定理论基础。然后根据CCT曲线图，以高锰和低锰管线钢为研究对象，研究不同温度热处理后的微观组织和力学性能。研究结果如下：利用Gleeble-3800热模拟试验机、金相显微镜和维氏硬度计绘制了低碳管线钢的静态和动态CCT曲线。结果表明：在低冷速时，静态试样组织为铁素体（F）和贝氏体（B）的混合组织，动态试样不产生铁素体组织。随冷速增加，试样的硬度增大，板条贝氏体（BF）明显，并且马氏体（M）组织逐渐增多，试验钢的相转变温度点降低，马氏体相变点升高。轧后冷却速度在10~30℃/s时可以得到具有良好组织的管线钢。运用金相显微镜、扫描电子显微镜、拉伸试验机、夏比冲击试验机和维氏硬度计，研究了由TMCP工艺制备的C-Mn-Mo-Ni-Nb-Ti-V系低碳高锰管线钢，经950℃淬火和560～640℃回火的调质工艺处理后的微观组织及力学性能变化。结果表明：轧态钢板以针状铁素体（AF）组织为主，主要含有大量细小均匀的粒状贝氏体（GB）组织，有良好的强韧性。调质后，试验钢获得板条贝氏体及铁素体的复相组织，随回火处理温度的升高，板条贝氏体回复作用逐渐加强，相邻板条逐渐合并，致使组织粗化。试验钢经950℃淬火+640℃回火后，其强度下降，韧性和塑性明显提高，伸长率为26.9%，-20℃夏比冲击功为392J，断口剪切面积达到100%。利用微观组织观察、力学性能测试及EDS测试研究了650~850℃热处理对TMCP工艺制备的低碳低锰管线钢微观组织及力学性能的影响。结果表明：轧态钢板的组织以针状铁素体（AF）为主，有良好的强韧性能。经650℃高温回火后M/A岛分解并球化，贝氏体发生回复和部分再结晶，大量析出物弥散分布，强度稍有提高，韧性略有降低。经700~800℃双相区加热空冷后的显微组织由铁素体和不规则的M/A或贝氏体组成。700℃热处理抗拉强度升高到778MPa，但-40℃冲击功依然高达132J，拉伸曲线表现出连续屈服行为。750℃热处理后强度降低，冲击功提高至302J，伸长率提高至22%，具有很好的塑韧性。850℃正火组织强度较低。选择650~750℃的热处理工艺，TMCP钢力学性能得到进一步改善。