高碳高锰钢是历史悠久的耐磨材料,具备优越的强度、塑性以及加工硬化能力,在强冲击、高磨损等工况环境下获得了广泛应用,但其屈服强度低的缺点严重影响了其服役寿命。目前,合金化和变形是强化高碳高锰钢的主要手段。本文以高碳高锰钢为研究对象,对其进行不同合金化处理获得了五种合金化试验钢,探究了合金化对高碳高锰钢力学性能的影响,对比研究了120Mn13Mo钢、120Mn13W钢和120Mn13钢在室温下的拉伸变形行为以及Mo合金化处理对高碳高锰钢磨擦磨损行为的影响,阐明了Mo合金化处理对高碳高锰钢拉伸变形行为和耐磨性的影响规律。对120Mn13Mo钢进行不同程度的轧制变形预硬化,研究了轧制变形预硬化过程中该试验钢微观组织的演变规律及不同轧制变形预硬化程度对其在不同应变速率下的单向拉伸变形行为的影响规律。对120Mn13W钢在不同温度下进行轧制变形预硬化,研究了预硬化温度对该钢变形过程中微观组织的演变及力学性能的影响。对120Mn13钢进行不同温度下的拉伸试验,研究了变形温度对该试验钢组织及力学性能的影响规律,结果表明:在5种合金化高碳高锰钢中,经Mo、W合金化处理后,高碳高锰钢的屈服强度、抗拉强度、延伸率和加工硬化速率同时提升,具有更佳的强化效果,其中Mo合金化后的强化效果最佳。在相同条件下的磨损试验中,Mo合金化高碳高锰钢表现出更佳的耐磨性能,通过对磨损表层微观组织的观察发现,相比于传统高碳高锰钢其表面形成了更深更稳定的硬化表层,磨损时间越长,其耐磨性优势越明显。随着轧制变形预硬化程度增大,120Mn13Mo钢中占据主导地位的硬化机制发生变化。在轧制变形30%之前孪晶和位错持续生成使高碳高锰钢迅速硬化。当轧制变形量超过30%,孪晶数量基本达到饱和,位错增殖成为主要的硬化机制。在不同应变速率的拉伸试验中,当轧制变形量小于30%时,120Mn13Mo钢抗拉强度和延伸率均表现出正应变速率敏感性。当轧制变形量大于30%时,只有延伸率表现出正应变速率敏感性,抗拉强度基本保持不变,这主要由原始轧制组织中位错和孪晶的数量以及拉伸变形过程中位错和孪晶的演变决定的。同时,轧制变形和提升拉伸应变速率均不利于DSA（动态应变时效）效应,这主要是因为在轧制变形过程中形成了大量的固定位错,这些固定位错对C原子具有钉扎作用,降低了自由C原子的数量。高应变速率降低了位错与C原子的反应时间,从而需要更大的应变才会发生DSA。在不同温度轧制变形预硬化的试验中,高温下120Mn13W钢的孪生行为得到显著抑制,低温下得到加强。孪晶厚度和孪晶层片间距均随着轧制变形预硬化温度的降低而降低。相较于室温及300℃,在相同轧制变形预硬化程度下,-55℃变形时120Mn13W钢具有更高的硬化速率。在拉伸试验中,经-55℃轧制变形20%试样的强度高于300℃轧制30%的试样,并与室温轧制30%后的强化效果相当,而延伸率高于后者,表现出较好的预硬化效果。通过强度参数模型计算了不同条件轧制变形预硬化后位错强化和孪晶强化对120Mn13W钢屈服强度的贡献,发现在各轧制变形预硬化条件下位错强化占据主导作用。在本研究的温度区间范围内,孪晶强化效应表现出较高的温度敏感性,轧制温度越低,其贡献值越大,而位错强化效应对温度不敏感。在不同温度的拉伸变形试验中,随着变形温度升高,120Mn13钢的孪生行为及动态应变时效效应均受到抑制。这使得在200℃变形时,120Mn13钢的孪晶强化应变区间延后,使其获得了持续的加工硬化,从而获得了较高的强度和延伸率。变形温度升高至400℃和500℃,120Mn13钢中析出了硬而脆的碳化物,使其综合力学性能显著下降。