低碳贝氏体钢是现代冶金技术发展的一个成果,它具有较高的强度和韧性,被广泛应用于跨海桥梁,海洋平台和各种工程机械等领域,很好地满足了国民经济建设的需求。而对于其中的厚规格/超厚规格结构钢,由于目前轧制条件和冷却工艺的限制,往往难以得到理想的全尺寸厚度均匀的低温贝氏体组织。本文从贝氏体相变晶体学的角度出发,确立合金成分、TMCP工艺与贝氏体相变变体选择行为的关系,寄希望于建立以大角度晶界调控为目标的合金成分与工艺设计机理模型,实现厚规格结构钢中由板条束（Packet）、板条块（Block）和板条（Lath）构成的贝氏体多层次亚结构的组织细化。基于此,开展了如下工作:（1）以最优化变体选择为目的,设计了 3种不同成分的超低碳贝氏体钢进行比较,并开展了连续冷却相变实验。结果表明,当合金含量相对较低（1#实验钢）、淬透性有限的情况下,在整个冷速范围内下,均发生了部分先共析铁素体的转变,同时获得部分低温转变贝氏体。随着合金含量增加、淬透性增加（2#、3#实验钢）,在1～50℃/s较宽的冷却速率下均得到贝氏体组织,达到了抑制先共析铁素体的目的;并且随着冷速的提高,微观组织也逐渐由粒状贝氏体过渡到板条贝氏体。（2）对实验钢开展了静态等温相变实验,结果表明,在淬透性不足（1#实验钢）的情况下,在达到设定的等温温度前已发生部分相变,并形成高温贝氏体组织。当淬透性足够（2#、3#实验钢）时,在520℃等温相变过程中,发生贝氏体转变,原奥氏体晶粒内板条块（Block）、板条束（Packet）特征的亚组织结构单元清晰可见;在550℃时,原奥氏体晶粒内的亚结构特征变得模糊;在相变温度较高的580℃时,在原奥氏体晶界处形成先共析铁素体;进一步降低等温相变温度,在420、450和480℃相变温度下完全得到板条贝氏体组织,多层次组织亚结构单元特征明显。（3）采用EBSD表征手段,分析了合金成分、等温相变温度与贝氏体相变变体选择行为之间的关系。结果表明,对于2#实验钢,在相变温度相对较高的500、520和550℃,随着相变温度的降低,相变驱动力的增加,原奥氏体晶粒内大角度晶界逐渐增加,变体组合由Bain group转变为CP group。对于3#实验钢,在420、450℃进行贝氏体相变时,贝氏体的变体以CP group形式组合,即较低的相变温度提高了母相奥氏体的强度,促进了贝氏体相变变体的自协调行为,显著增加了贝氏体组织中的大角度晶界比例。（4）开展了合金含量相对高、淬透性较高的2#、3#实验钢的热轧实验,结果表明,对于贝氏体相变温度相对较高的2#实验钢,获得了粒状和板条贝氏体;屈服强度为642 MPa,抗拉强度为682 MPa,屈强比较大（≥0.93）,在-40℃冲击表现为脆性断裂。对于具有最高淬透性的3#实验钢,尽管热轧试样获得了完全的板条贝氏体组织,强度显著提高,屈强比更大,但低温韧性显著降低;EBSD分析表明,大量的小角度晶界是导致较差低温韧性的根本原因。