高Nb X80管线钢已经在油气管线工程中得到广泛应用，然而如何充分发挥Nb在钢中的作用，有效提高Nb对强度的贡献，有待进一步研究。本文以四种高Nb钢为研究对象，通过研究NbC在奥氏体和铁素体中的析出行为以及NbC的析出对组织与硬度的影响，深入理解Nb在钢中的强化作用，实现Nb的有效利用。在Gleeble-3500热模拟试验机上进行单道次热变形试验，研究NbC在奥氏体和铁素体中的应变诱导析出行为。用定量方法测定Nb的固溶量，分析了Nb含量和C含量对析出的影响，并通过Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov (JMAK)方程描述NbC在奥氏体和铁素体中析出动力学。结果表明，增加Nb含量和C含量均能有效促进NbC的析出，其中Nb的作用更为显著。在铁素体中NbC主要在位错上形核，在奥氏体中NbC除在位错上形核外，一部分在晶内形核，使得NbC在奥氏体中析出的JMAK方程指数n稍大于其在铁素体中析出的数值。采用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、电子背散射(EBSD)和显微硬度试验等方法，研究了NbC分别在奥氏体和铁素体中析出对组织与强度的影响。实验结果表明，随着奥氏体中NbC析出量的增加，多边形铁素体和准多边形铁素体的数量增加，粒状贝氏体的数量减少，硬度降低。随着铁素体中NbC析出量的增加，对组织的影响不大，而硬度增加到峰值后略微下降。在奥氏体中析出的NbC能阻碍晶粒的长大，但细化晶粒的作用不明显，即使产生细晶强化，也难以补偿因组织变化造成的硬度降低。而Nb在铁素体中的析出物因尺寸细小，产生强烈的析出强化，显著提高硬度。因此，应尽可能使NbC在铁素体中析出，使钢中Nb元素得到有效利用。