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30Cr4Si2NiMoNb超高强度钢为新研制的工业用锻造棒材,合金元素含量属中合金钢范畴,由于合金元素Si、Cr、Mo和Nb的提高,与低合金超高强度钢相比具有良好的淬透性,但合金元素配置的改变使得30Cr4Si2NiMoNb超高强度钢热处理过程中涉及的相变和相组成不同于Eglin钢、VKS9钢和G50等中合金超高强度钢,因此确定新钢种的优化热处理工艺有较大的难度。以30Cr4Si2NiMoNb超高强度钢为对象,通过实验手段系统地模拟其锻件在预处理、奥氏体化处理和冷却处理等过程中发生的相变,以及对力学性能的影响,并探索优化本实验钢的热处理工艺。本文主要从以下三个方面进行研究：(1)预处理对硬度的影响；(2)奥氏体化温度对强韧性的影响；(3)冷却速度对显微组织和力学性能的影响,取得如下研究成果：研究了退火温度和时间对30Cr4Si2NiMoNb超高强度钢硬度的影响。结果表明：由于碳化物析出数量随退火温度升高和时间延长而增多,硬度呈下降趋势,高于680℃退火硬度下降缓慢,680℃退火随着时间的延长硬度小幅度降低,但是基体组织粗化,对综合性能不利,因此680℃退火2h为最佳的退火工艺。研究了30Cr4Si2NiMoNb超高强度钢奥氏体化过程中的相变和相组成,以及对最终力学性能的影响。结果表明：930℃以下奥氏体化虽然可以细化晶粒,但存在恶化冲击韧性的未溶(Cr,Fe,Mo)7C3碳化物,因此最终强韧性相对较差；高于930℃奥氏体化晶粒粗化倾向增大,最终的强度和韧性均呈现下降,因此930℃为30Cr4Si2NiMoNb超高强度钢最佳的奥氏体化温度。研究了冷却速度对30Cr4Si2NiMoNb超高强度钢显微组织和力学性能的影响。结果表明：分别经过油冷、空冷、450℃/h和200℃/h冷却后,30Cr4Si2NiMoNb超高强度钢发生了马氏体和贝氏体相变,油冷和空冷试样的显微组织为板条马氏体,空冷试样的强度较油冷有所下降,但韧性略有升高；以450℃/h冷速冷却试样的显微组织为13vol%下贝氏体+马氏体,由于细长片状碳化物的析出使得强度提高,韧性降低；冷速为200℃/h试样中上贝氏体的出现严重恶化了最终的强韧性,不能达到工业应用中的力学性能指标；随冷却速度的降低显微硬度呈下降趋势。