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00Ni18Co12Mo5Ti马氏体时效钢是铁-镍超低碳高合金超高强度钢,其强韧化主要是通过在时效过程中从过饱和固溶体中析出金属间化合物沉淀相而获得的。马氏体时效钢不仅具有很高的强度,而且有很高的屈强比以及很好的塑性和韧性。但不足的是,在强度提高到2400MPa时,该钢的韧性急剧下降。如何提高该强度级别马氏体时效钢的强韧性已成为一个重要的研究方向。本文采用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)等方法观察了不同热处理工艺下00Ni18Co12Mo5Ti钢的显微组织,研究了细晶强化对该钢的强度和韧性作用程度：利用正交试验法研究了不同固溶时间、固溶温度、时效时间及时效温度对00Ni18Co12Mo5Ti钢组织和力学性能的影响,找出了获得该钢最佳力学性能的热处理工艺；利用循环热处理手段研究了循环次数及循环温度对00Ni18Co12Mo5Ti钢组织和力学性能的影响,探讨了循环热处理细晶强化的原理；此外还研究了固溶强化及时效强化等强化手段对00Ni18Co12Mo5Ti钢力学性能的强化作用,并在此基础上探讨了该钢相关的强化机理。研究结果表明：18Ni马氏体时效钢的强韧性是固溶温度、固溶时间、时效温度和时效时间综合作用的结果。固溶处理显著影响着钢的组织,为时效处理做着组织上的准备。随着固溶温度的升高,固溶时间的延长,钢的晶粒尺寸增大,其中固溶时间对晶粒度的影响较大。18Ni马氏体时效钢的高强韧性主要是在时效处理时获得的,和时效时间相比,时效温度对强韧性的影响较为显著。实验结果显示,在860℃×10min固溶+480℃×4h时效的热处理工艺下,00Ni18Co12Mo5Ti钢具有最佳的力学性能。循环热处理工艺可显著细化钢的晶粒尺寸,使其获得均匀而细小的等轴晶。860℃固溶温度下,经4次循环处理后,原始奥氏体晶粒度可细化到近11级水平,马氏体时效钢的强度可提高100MPa左右。研究发现,提高循环处理温度,虽然在一定程度上可以细化钢的晶粒尺寸,但效果不大。循环温度越高,细化效果越趋不明显。本文还探讨了马氏体时效钢的固溶强化及时效强化机理。结果表明,18Ni马氏体时效钢的固溶强化效果不大,奥氏体的缺陷结构对固溶态马氏体时效钢的力学性能的影响较为显著。18Ni马氏体时效钢的强韧化手段以时效强化为主。马氏体时效钢在480℃时效时的主要强化相Ni3Ti、Ni3Mo及逆转变奥氏体,在这一时效温度下,18Ni马氏体时效钢具有最佳的强韧性。