本文通过不同的热处理工艺得到了两种不同组织状态的15CrMoG钢(贝氏体+少量铁素体组织和铁素体+珠光体组织)，结合金相(OM)、扫描(SEM)、透射(TEM)和电子探针(EPMA)等分析手段，研究了这两种组织在450℃3000h时效后的组织演变和力学性能变化规律，并初步探讨了贝氏体+少量铁素体组织的室温变形机制以及其在450℃时的中温变形机制。研究结果表明：　　 初始状态为贝氏体的15CrMoG钢，经450℃3000h时效后，组织仍为回火贝氏体，即贝氏体铁素体+颗粒状碳化物，其中碳化物主要为合金渗碳体，贝氏体铁素体板条内的位错密度较高。随时效时间延长，贝氏体铁素体板条内的位错密度虽然呈下降趋势，但依然远高于退火态；碳化物在尺寸与数量上的变化不明显。合金元素Cr在铁素体晶内的含量逐渐降低，Mo在晶内的含量变化则不是很显著。　　 初始状态为贝氏体时，未时效时，室温拉伸的屈服强度为587MPa，抗拉强度为796MPa，均匀延伸率为8.76％。较高的屈服强度与贝氏体铁素体边界上的合金渗碳体颗粒及板条内细小碳化物对位错的钉扎密切相关。450℃3000h时效后，强度略有下降，整体加工硬化的趋势与未时效时基本相同，均匀延伸率也大致相同。时效前后室温拉伸的工程应力应变曲线均出现明显屈服点。组织中大量存在的位错胞及亚晶表明铁素体的动态回复是室温拉伸变形过程的主要软化机制。　　 初始状态为贝氏体时，时效前后450℃拉伸的工程应力应变曲线均表现为连续屈服。450℃3000h时效后除了强度稍微降低外，均匀伸长率也略有降低，整体加工硬化的趋势与未时效时基本相同。铁素体的动态回复仍是中温450℃拉伸变形过程的主要软化机制。　　 初始状态为铁素体+珠光体的15CrMoG钢组织随时效时间的延长变化不明显，性能变化也不明显。时效前后室温拉伸工程应力应变曲线均出现明显屈服平台。