本文利用多向锻造及退火处理工艺加工中碳低合金钢,获得超细晶铁素体耦合纳米碳化物结构,探讨多向锻造及退火处理对中碳低合金钢磨料磨损行为的影响。通过光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜及硬度测试、室温拉伸测试等手段研究组织的演变与机械性能变化。分别在不同工作载荷和冲击能量下进行二体磨料磨损和三体磨料磨损试验,研究载荷与冲击能量对磨损量和相对耐磨性的影响；结合显微组织演变、机械性能、磨损表面形貌及亚表层加工硬化效应分析,探讨显微组织、硬度、塑性和断裂韧性及加工硬化能力等因素对磨料磨损性能与磨损机理的影响。结果表明：尽管多向锻造可以大幅度提高材料的强度和硬度,但低的塑性和断裂韧性使得其在硬磨料工况下的二体磨料磨损性能发生恶化；多向锻造后进行450℃×2.5h退火处理可以在不大幅度损伤强度和硬度的同时明显改善试样的塑性和断裂韧性,与传统热处理工艺相比,在较小载荷下可大幅度改善二体磨料磨损性能。此外,多向锻造+450℃×2.5h退火处理使试样具有良好的加工硬化能力,使得在三体磨料磨损中,磨损机理随着冲击能量的增加由以凿削磨损为主向以疲劳磨损为主转变,在中等冲击能量下可较大幅度提高材料的耐磨性。