本文以27Si2Mn2Cr2AlMoNi低碳马氏体钢作为研究对象,通过热机械模拟试验得到其成形性良好的热加工区间。利用显微组织表征和力学性能测试,揭示了不同变形温度和变形量的形变热处理工艺对于低碳马氏体钢组织性能的影响规律。并在此基础上了设计了一种复合形变热处理工艺,归纳了不同形变热处理工艺对于低碳马氏体钢的强化和塑韧化机制。热机械模拟试验结果表明,应变速率和变形温度对于流变应力的变化趋势影响显著,这是热变形过程中动态回复再结晶和加工硬化共同作用下的结果。根据峰值应力结果,建立了试验钢在温度为900～1100℃、应变速率为0.01～10/s的加工参数下的热变形本构方程。基于动态材料模型建立了试验钢在真应变0.3～0.9下的热加工图,通过对功率耗散系数和失稳区域的分析,得到了成形性较好的热加工区间为:真应变0.3～0.5,变形温度850～975℃,应变速率0.1～1/s。不同形变热处理工艺下,试验钢的显微组织均为板条马氏体和薄膜状残余奥氏体。相较于直接淬火工艺,不同变热处理工艺降低了试验钢的MS点,显著细化了原奥晶粒尺寸和马氏体板条厚度,并提高了铁素体位错密度。随着变形量的增加,马氏体板条呈现出更为明显的择优排布规律,马氏体变体数减少。试验钢的力学性能结果表明,高温形变热处理提升了试验钢的屈服强度和塑性,但对抗拉强度影响很小。低温形变热处理工艺显著提升了试验钢的硬度和强度,但降低了塑性。不同形变热处理工艺下,试验钢的冲击韧性均有所提升。复合形变热处理工艺下,试验钢的晶粒尺寸、显微组织和物相参数的变化规律同两个子工艺相近,并且强度和塑韧性均得到明显提升。这说明复合形变热处理的组织性能变化是热变形中细晶强化和温变形中位错强化共同作用的结果。在总变形量为50%的情况下,复合形变热处理工艺试样的抗拉强度达到2GPa,延伸率和强塑积分别为16%和32.4GPa%,冲击韧性为91.4J/cm2。这一结果说明,相较于两个子工艺,复合形变热处理在实现强韧性较高提升的同时也实现了较好的强塑性匹配。