我国对石油产品的需求已经成为限制发展的瓶颈，从边远地区寻找并开发天然气势在必行。如何经济地解决将所开发的天然气长途输送到我国东部沿海人烟稠密的经济发达地区已经成为需要解决的急迫问题。其中，高性能管线钢是解决问题的关键。现代生产高性能输气输油管线钢的技术是以获得高强高韧组织为目标。高强度管线钢的开发就是通过对管线钢的微观组织进行优化来得到高强高韧的下贝氏体组织，而优化管线钢的化学成分、热加工工艺和显微组织等是关键因素。本文主要研究在管线钢中添加不同Mo、B含量以及控制冷却速度实现管线钢的组织优化。用Formast-F热膨胀仪测定了实验钢的连续冷却转变曲线，用金相显微镜观察了金相组织，分析了微合金钢中Mo、B对连续冷却转变的影响规律；利用透射电镜和能谱分析，研究了实验钢中Nb、V、Ti等微合金元素的析出规律；通过测定连续冷却转变后实验钢的显微硬度值，分析了Mo、B以及微合金元素的析出行为对实验钢性能的影响，从而为发展X120级超高强度管线钢提供理论依据。研究表明：添加Mo能够强烈抑制先共析铁素体和粒状贝氏体的形成，扩大形成下贝氏体的冷却速度范围；添加0.3％Mo元素能够最有效的细化晶粒，使试样的显微硬度值达到一个最佳值，Mo-B共同作用有利于提高管线钢的淬透性，从而提高力学性能，其联合作用大于二者单独作用之和，且Mo含量为0.3％、B含量为15ppm时最佳；析出相的大小和成分与实验钢中Mo含量有着密切的关系，其中不含Mo的试验钢中的析出相尺寸为100nm；含0.3％Mo的试验钢中的析出相尺寸为40nm；含0.5％Mo的试验钢中的析出相尺寸为70nm。