本文通过对40CrNi2Mo和42CrMo等高强度钢力学性能及物理本构关系的研究，探索热处理工艺、环境温度和应变速率对钢金属流变特性及力学性能的影响规律和物理机制，并对解决挖掘机环轨早期失效问题开展了应用研究。作者研究了原始组织形态和热处理工艺对40CrNi2Mo钢低温力学性能的影响，结果表明，采用调质处理及亚温淬火+高温回火处理后，常温及低温力学性能比较接近。随温度的降低，钢的强度提高，而塑性降低；强度与环境温度之间呈现指数函数关系，但是当回火温度达到680C时，强度和塑性与温度之间呈线性关系。冲击韧度随温度降低呈现典型的“S”型曲线，亚温淬火后的冲击功略高于调质工艺。当采用高温回火时，亚温淬火较完全淬火更具有优势。利用SHPB方法，对40CrNi2Mo钢在低温及不同应变速率条件下的形变特征进行实验研究。常温状态下的屈服强度随应变速率变化不大；但是，随着温度的降低，屈服强度呈下降趋势。对调质态的42CrMo钢在-150~700℃温度区间内进行单向拉伸试验，在低应变速率下的应力-应变曲线弹塑性形变阶段出现应力突变的现象；“台阶”高度在0~100℃区间内出现最低值。流变应力和强度随着温度的提高而降低，但是，在0~200℃区间内出现了应力平台，这个现象是动态应变时效作用的结果。以位错动力学为基础建立了金属流变的本构关系模型，并对42CrMo和HSLA-65钢的塑性流动进行了模拟计算。流变应力主要受非热应力与热激活应力的影响，且只有当温度低于临界温度值时，热激活应力才起作用；粘滞阻力需在很高的应变速率条件下才会产生明显的效应。40CrNi2Mo钢原始态组织对中频感应加热热处理后的显微结构及力学性能均有较大影响。调质处理作为预先处理手段，可获得更好的强韧性配合及耐磨性。将40CrNi2Mo钢应用于制造挖掘机环轨，并采用调质处理+中频表面淬火的热处理工艺，可以使得环轨使用性能提高，避免发生的早期失效。