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本文研究了不同热处理工艺对3种不同成分的DT300钢的组织和力学性能的影响,以及合金元素在热处理过程中的作用；研究了晶粒长大及碳化物形成元素Nb在奥氏体保温过程中对细化晶粒的作用；研究了在热变形过程中不同高温变形条件下试验钢的组织变化规律。主要研究结果和结论如下：(1)DT300试验钢的最佳正火温度范围为900-920℃,将正火后的试样在850-900℃淬火,最后在300-350℃回火,得到的组织为低碳的板条马氏体基体+弥散析出的细小ε碳化物+板条间适量的残余奥氏体薄膜,此时试验钢的抗拉强度和冲击吸收功分别在1700MPa和60J以上,具有最佳的强韧性配合。当回火温度上升到400°C时,试验钢中的ε碳化物粗化,钢的强度和韧性都降低；当回火温度达到500°C时,ε碳化物转变成脆性相Fe3C,残余奥氏体分解析出串状渗碳体,从而导致第一类回火脆性,强度和韧性都迅速降低。(2)对于不同成分的DT300试验钢,当Ni、Mo含量为偏上限控制时,试验钢的强度有余,但韧性富裕度不大；当Ni、Mo含量控制均为下限时,试验钢的韧性有余而强度偏低。综合考虑,DT300试验钢中Ni、Mo含量控制为中、下限时具有最佳的综合性能。(3)DT300试验钢正火空冷至室温后,在660℃软化退火保温20h可以使马氏体充分分解,得到理想的软化组织为低碳的α-Fe和球化的碳化物。但如采用热送退火,在660°C退火炉中保温50h,空冷后得到的组织仍为高硬度的淬火态马氏体,不能改善其加工性能。(4)在相同温度和保温时间条件,与不含Nb的DT300钢相比,Nb微合金DT300钢的晶粒尺寸明显小于不含Nb元素DT300钢,这主要是由于NbC在奥氏体晶界的弥散析出,对奥氏体晶界起到钉扎作用,抑止了奥氏体晶粒的长大,并通过透射电镜(TEM)观察了DT300钢中析出的NbC形貌。在800℃到1200℃温度范围内,保温60min条件下,Nb微合金化DT300钢奥氏体晶粒长大激活能Q为206.2kJ/mol.,其奥氏体晶粒尺寸随温度变化的关系模型为：(5)在800-1150°C的温度范围内,0.01-10s-1的应变速率条件下,DT300试验钢的热变形激活能为386.39kJ/mol.,并建立了DT300低合金超高强度钢的热变形方程。