基于热机械控制方法（TMCP）多相组织调控工艺制备的Cr-Mn-Si系低合金钢,得到了“多相（Multiphase）、亚稳（Metastable）、多尺度（Multiscale）”的M3组织,在提升强度的情况下,获得了良好的塑性,有效解决了低合金钢的强度塑性互斥的难题,在航空航天、国防、舰船、汽车等领域展现了良好的应用前景。因此,在了解其组织性能的前提下研究其热成形行为就显得非常有意义,本构方程和热加工图是研究热成形行为的主要手段,也是指导实际生产最基础的工序,对于新型Cr-Mn-Si系低合金钢,在多种现有的模型中选择合理的模型对于提高产品质量、降低生产成本具有非常重要的意义。本文以Cr-Mn-Si系低合金钢为研究对象,利用理论计算、实验表征以及模拟仿真的综合研究方法,系统的研究了其在变形过程中的应变硬化机理以及断裂机理;探索了热变形参数对于其微观组织以及力学性能的影响规律及机理;初步探索了热处理对于其强韧化的影响规律;构建了几种具有代表性意义的本构模型,引入相关系数对其预测性能进行了评估;构建了指导其热成形工艺的热加工图,研究了热加工过程中的安全区和不稳定区的微观组织情况,并且确定了合理的加工参数,利用DEFORM软件进行了成形模拟仿真,并且成功地应用于工业生产中。主要结果主要包括以下几点:（1）Cr-Mn-Si系高强度钢具有良好的力学性能,室温变形条件下,其出现了组织随着应变量增大而逐渐细化的现象,这是由变形过程中位错的重排、迁移造成了合金钢晶粒内部小角度晶界形成并且逐渐转变成为大角度晶界而产生的。其整体应变硬化规律表现为四个阶段,每个阶段的应变硬化率和真实应力都受到组织演变行为的影响。（2）在热变形条件下,Cr-Mn-Si系高强度钢的微观组织由马氏体和残余奥氏体组成,变形温度越高,马氏体的尺寸越大,板条马氏体的数量也越多;马氏体微观组织的尺寸随着应变速率的增加而增大。Cr-Mn-Si系舰船钢的动态再结晶可以通过变形温度的升高和应变速率的降低得到改善。以较高的应变速率进行的热塑性变形可以获得含有更多细小再结晶晶粒的微观结构。（3）Cr-Mn-Si系高强度钢900℃淬火之后,在150℃-650℃范围内进行回火时,抗拉强度随着回火温度升高逐渐下降;屈服强度和微观硬度均随着回火温度升高而先缓慢升高然后快速下降;回火温度为250℃时可以获得最优的综合性能,此时微观组织是回火马氏体和残余奥氏体,残余奥氏体呈薄膜状分布在原始奥氏体晶界上,这有助于提高材料的韧性;当回火温度为350-550℃时,冲击吸收功大幅度下降,出现第一类回火脆性,这是由于马氏体和残余奥氏体开始发生溶解,渗碳体逐渐代替残余奥氏体分布在原始奥氏体晶界上,导致韧性大幅度下降;位错密度的主要变化趋势是随着回火温度的升高而降低,但是在第一类回火脆性区有异常的大幅度升高。（4）通过热变形实验获得了一定变形参数之内的一系列流变应力应变数据,在相同应变速率下,加热温度越高,峰值应力的值越小;在相同变形温度下,应变速率越大,峰值应力越大。在此基础上,建立了Cr-Mn-Si系低合金钢的四种本构模型,包括应变补偿的Arrhenius模型、修正的Johnson-Cook模型、基于位错密度的本构模型以及基于反向传播人工神经网络的本构模型,其中基于位错密度的本构模型能够较好地反应材料热变形过程中的组织性能演化。并且验证了其预测精度,经过对比发现,基于人工神经网络的本构模型对于Cr-Mn-Si系低合金钢的流变应力预测精度最高。（5）建立了Cr-Mn-Si系低合金钢的热加工图,结果显示在低温高应变区以及高温高应变区的功率耗散系数较低,低应变区则较高,1050℃、0.1s-1附近是功率耗散系数值最大值出现的区域。流变失稳区不同于功率耗散图,受到应变量的影响较大,主要分布区域则跟功率耗散系数分布相同,低温高应变以及高温高应变区是流变失稳多发区。（6）根据上述建立的本构方程以及热加工图确定的热锻参数,利用DEFORM软件进行了有限元模拟,模拟结果显示在此基础上可以获得充填完整的锻件,并且分析了应力、应变和温度场,在锻件中的分布都比较合理,证明了上述分析对于Cr-Mn-Si系低合金钢的热成形具有良好的指导意义,同时成功地应用于实际工业生产之中。上述研究可以为该种新型Cr-Mn-Si系低合金钢的强韧化以及其热成形工艺提供理论基础,为实现该类型高性能材料产业化应用提供技术参考。