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随着我国建筑钢结构的快速发展,为克服因扩大用钢量而导致的资源、环境、能源等问题,建筑用钢的升级换代迫在眉睫。因此,急需开发出高性能、易焊接、低成本绿色化的建筑结构用钢,并形成自主创新的工艺技术,以满足持续旺盛的市场需求。本文针对780MPa级低屈强比建筑用钢,通过从铁素体/珠光体组织(Q235～Q460级别)向非平衡贝氏体/马氏体组织的控制,在提高强度的同时,改善屈强比、韧塑性等综合力学性能。本研究以相变控制获得适当复相组织为手段,以NG.TMCP技术及亚温热处理技术为工艺路径,以开发780MPa级低屈强比建筑用钢的新型生产工艺为目的,开展的创新性工作及主要结果如下：(1)基于连续冷却条件下过冷奥氏体的组织演变行为与特征,提出了“控轧+弛豫+超快冷”的780MPa级低屈强比建筑用钢新型生产工艺。贝氏体相变孕育期随变形量的增大而缩短,CCT曲线上移。在奥氏体未再结晶区内,降低变形温度有利于新相的形成及晶粒的细化。随连续冷却速率的提高,组织演变总体趋势为：PF+GS/GB→GS/GB→GS/GB+LB→LB,并且贝氏体相变起始温度呈降低趋势,组织结构向亚单元更加精细的板条结构转变,硬度相应增大。增大变形量或降低变形温度有利于M-A岛的生成与组织细化,其形貌向不规则形状或圆粒状发展,分布状态的有序度降低。贝氏体铁素体和M-A岛的形成由贫碳区和富碳区特征所决定,基于此创新性地提出780MPa级低屈强比建筑用钢的“控轧+弛豫+超快冷”新型生产工艺。(2)利用热力模拟实验机,研究了HOP与“控轧+弛豫+超快冷”新工艺下的组织演变行为,确定了组织调控的原则,并深入地分析讨论了M-A岛硬质第二相的影响因素。HOP工艺的组织调控要点在于：通过终冷温度与保温时间调节贝氏体的转变量；高速率的在线回火加热制度有利于获得高密度的位错及细小弥散的析出,促进小尺寸M-A岛的大量生成。“控轧+弛豫+超快冷”工艺的组织调控要点在于：降低终冷温度,组织向板条亚结构转变,M-A岛含量先增大后减小；提高冷却速率有利于板条贝氏体铁素体的生成,M-A岛含量下降,有效晶粒尺寸减小；提高终道次变形温度或减小变形量,贝氏体铁素体板条束排布的有序度增大,易于原奥氏体晶界的显现。弛豫处理有利于形成较大区域的贫碳区与富碳区,促进了贝氏体铁素体与M-A岛的形成,易于获得低屈强比复相组织。弛豫后采用高冷却速率,避免了亚结构的过度粗化,有利于组织的强韧化。(3)针对“控轧+弛豫+超快冷”新型工艺,通过热轧实验建立了“工艺控制参数—显微组织—综合力学性能”之间的关系,并对M-A岛的形成及特征、屈强比的控制等目前认识尚不完全而需进一步深入研究的关键问题进行了讨论。基于“控轧+弛豫+超快冷”新型工艺路线,获得的12mm、20mm、40mm典型厚度规格的实验钢,其力学性能满足780MPa级低屈强比建筑用钢的标准要求。超快速冷却技术的应用,通过增大化学势的起伏进而提高了相变驱动力,有利于增强相变强化作用,晶粒及亚结构更加细小、均匀。针对于厚规格(40mm)钢板,超快速冷却条件下,其心部在近似于连续冷却的过程中易于M-A岛的形成,最终获得了以贝氏体铁素体为基体,其上弥散分布尺寸不等、形状不规则M-A岛的复相组织；近表面的显微组织则以板条贝氏体为主,少量的M-A岛以粒状贝氏体形式存在于组织中。超快速冷却技术确保了厚规格钢板的高强度、低屈强比性能。(4)针对RQ-IQ-T与TMCP-IQ-T工艺,研究了工艺参数对显微组织与力学性能的影响,分析讨论了IQ对屈强比以及冲击断裂行为的影响机制。RQ-IQ-T工艺获得的显微组织由条状铁素体与回火马氏体构成,在780℃保温30min的亚温淬火条件下,综合力学性能满足780MPa级低屈强比建筑用钢的要求。TMCP-IQ-T工艺获得的显微组织由块状铁素体与回火马氏体组成,最佳亚温淬火条件为780～800℃保温30min。逆转奥氏体的形成是IQ工艺重要特征,以长岛状或薄膜状分布在板条边界上,与基体满足K-S取向关系。冲击裂纹在条状铁素体中沿长轴和相边界或剪切条状铁素体进行扩展；在块状铁素体中主要以穿晶方式进行扩展。条状铁素体与回火马氏体双相组织具有较高的大角度晶界百分数,对裂纹扩展具有较大的阻碍作用。(5)针对典型的不同性能实验钢,首次研究了显微组织、力学性能、应变时效、低周疲劳之间的关系,分析讨论了抗震性能的主要影响因素及其相互协同作用。应变时效过程中,固溶间隙溶质原子通过柯氏气团钉扎位错,导致强度与硬度升高,塑性与韧性降低。低周疲劳寿命主要由塑性所决定,同时也与强度有关。在4%与6%的大应变幅循环载荷下,高强度低屈强比有利于获得良好的循环硬化与循环稳定性。针对地震区建筑结构用钢的设计,提出以高应变低周疲劳性能进行近似处理,避免以静强度为主要依据,通过合理的成分设计和组织调控实现强度、韧性、塑性的最佳匹配。