超高强度钢在模具制造、汽车运输、航海造船、航空航天、国防科工等领域有重要的应用。随着工业的快速发展以及节能、资源、环境等方面的要求,钢铁行业对低成本高性能的超高强度钢的开发与应用提出了更高的要求。组织细化是提高材料强韧性的有效方式之一,研究表明,通过循环热处理的方式可以使钢铁的组织有效地细化,同时提高钢铁材料强度和韧性。开展循环热处理对超高强度钢的影响规律研究对工程应用具有重要意义。本文针对原始奥氏体为粗晶的超高强度马氏体钢、亚稳奥氏体温变形制备的超细晶马氏体钢和铁素体-马氏体双相超高强钢,研究了循环热处理工艺（温度、保温时间和循环次数）对这三种超高强度钢的组织的细化效果以及对力学性能的影响,得到如下结论:研究了循环热处理对原始奥氏体组织为粗晶（晶粒尺寸～100μm）的超高强度马氏体钢的组织性能的影响。结果表明:循环热处理可以有效细化粗晶马氏体钢的原始奥氏体晶粒,有效提高马氏体钢的塑性。原始奥氏体为粗晶的中碳低合金马氏体超强度钢经860℃一次循环热处理1～20分钟,即有效细化了马氏体钢的原始奥氏体晶粒,显著提高材料的强度和塑性,其中经一次循环热处理保温20min,研究用钢的抗拉强度由1727MPa提升到2322MPa,延伸率由4.3%提升到9.3%。在860℃保温2min条件下进行1～6次循环热处理的结果表明,经3次循环后马氏体钢的原始奥氏体晶粒晶尺寸由100μm降低到约5μm,并最终趋于稳定。采用大变形温轧的方法制备了片层状结构的超细晶（片层厚度<1μm）的超高强度单相马氏体钢,并研究了循环热处理对大变形温轧超细组织马氏体钢的组织和性能的影响。结果表明,循环热处理能够显著改善大变形温轧制超细晶马氏体钢的组织的均匀性,进而有效提高材料的塑性。随着循环热处理保温时间和循环次数的增加,温轧超高强度钢的原始奥氏体晶粒尺寸会有所增加,但是合理控制循环热处理温度和循环保温时间,不会显著增加马氏体钢的原始奥氏体晶粒尺寸。本研究中结果表明,在860℃循环1～6次,保温1～20分钟实验条件下,温轧超高强度马氏体钢的原始奥氏体晶粒尺寸可以稳定在5μm以下,并没有出现显著增加现象。温轧大变形试验用钢在860℃保温2min一次循环热处理后,超细片层状组织转变为等轴状细晶,抗拉强度保持在2216MPa,延伸率由原来的5.4%提升到8.0%。通过大变形温轧和一次循环热处理相结合的工艺可以获得具有良好综合力学性能的超高强度钢。通过对双相区轧制获得的双相钢进行不同温度退火处理（930℃、870℃、810℃）,制备了不同晶粒尺寸和不同相比例的铁素体/马氏体双相钢,研究了循环热处理对铁素体-马氏体细晶双相钢组织和性能的影响。结果表明:双相区轧制及随后的一次短时循环热处理工艺结合可以实现制备超细晶双相钢。循环热处理可以显著改善轧制态双相钢的组织的均匀性,对马氏体相的原始奥氏体晶粒尺寸细化效果并不明显,但可以显著细化铁素体组织,并能够稳定至2μm左右。短时循环热处理可以提升双相钢的强度而不明显降低延伸率。探索性开展了等温循环轧制和循环热处理相结合的工艺制备超高强度双相钢的研究,相对于普通的连续轧制工艺,等温轧制及短时保温处理的双相钢的组织明显细化,组织均匀性显著改善,综合力学性能更加优异。双相区循环轧制和循环热处理相结合是一种获得超高强高韧性双相钢的有效方法。