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管线钢通过控制轧制和冷却过程达到强化的目的。1.位错亚结构强化位错亚结构强化即通过增加晶体中的位错密度，来有效地提高金属强度。例如，普通C-Mn管线钢在600摄氏度终轧，因位错强化，可达到700摄氏度终轧的C-Mn-NbX60钢的强度水平。Nb钢和Nb-V管线钢通过低温轧制的位错强化，可以得到X70的强度水平。2.晶界强化晶界是位错运动的最大障碍。晶粒越细，晶界和亚晶界越多，阻碍位错运动的能力就越大，材料的强度就越高。因此，晶界强化就是通过细化晶粒的方法来阻塞晶粒内的位位错运动，起到强化材料强度的作用。3.固溶强化固溶强化可以通过两种方式来完成：(1)溶质原子溶入铁的基体中，造成基体晶格的畸变，从而使基体强度提高。(2)溶质原子进入位错张应力区和位错产生弹性交互作用。固溶强化效果较大的元素主要是碳。然而，由于管线钢为热轧状态，固溶的含碳量有限，而且含碳量过高会影响其韧性和可焊性。所以，固溶强化在管线钢的生产过程中并不起主要作用。4.织构强化管线钢在控轧形变过程中伴随着金属晶体的转动。当形变量较大时，原为任意取向的各个晶粒逐渐其取向而彼此趋于一致，这种择优取向的组织称为形变织构。形变织构现象出现后，多晶体金属就不再表现为各向同性而是显示出各向异性。即形变织构现象可以使管线钢在某一位向上强化。织构强化是控轧管线钢所特有的一种附加几何强化。据报道，织构强化可使钢板横向屈服强度比纵向屈服强度提高20-50MPa。