我国在低合金马氏体耐磨钢研究方面有很大进展,该类型耐磨钢具有优良的强韧性及耐磨性,且成本不高,采用的是国内丰富的合金元素,并降低了稀有贵重元素的含量。近年来,通过在马氏体基体上引入第二相强化,来进一步提高材料的综合性能是高强度马氏体耐磨钢的一个热点,但目前对于第二相的种类、形态、分布和大小的控制还不理想。本文结合国内外已开发出的NM500级别马氏体耐磨钢,在其以Cr-Mo为主的成分体系上通过添加一定量的Ti合金元素,控制热轧及热处理工艺相关参数使其以硬质相TiC形式弥散析出,开发出一种耐磨性优异的超高强马氏体耐磨钢板。本论文的主要内容及研究成果如下：(1)利用热模拟试验机,采取单道次压缩实验,研究了不同变形参数对实验钢奥氏体动态再结晶的影响规律,并分析讨论了奥氏体动态再结晶的形核方式。采取双道次压缩实验,研究了实验钢奥氏体区不同温度变形后等温保持时间里的静态再结晶行为,并绘制静态软化率曲线。(2)利用热模拟实验对实验钢形变奥氏体连续冷却相变行为进行研究,并绘制其动态CCT曲线,随冷速的逐渐增加,相变组织按照珠光体+贝氏体→贝氏体→贝氏体+马氏体→马氏体的规律依次演变,没有先共析铁素体生成,且冷速在10℃/s以上即可得到全马氏体组织。此外,随变形后连续冷速的增加,第二相粒子析出量逐渐增多,且粒子尺寸更趋向于细小化,但冷速过分增加,析出或被抑制。(3)采取两阶段控轧的轧制制度,并分别采用轧后快冷至约650℃再空冷、快冷至约650℃再炉冷、待温弛豫约50s后层冷至约500℃、直接淬火至室温四种冷却方式,检测了各轧制状态实验钢的组织性能,其中直接淬火工艺得到板条马氏体组织具有超高的强硬度及良好的低温冲击韧性,其它三种冷却方式下均以粒状贝氏体为主,并存在少量珠光体,力学性能较差。利用TEM观察各工艺下的析出情况发现,快冷+空冷及待温弛豫+层冷工艺下析出量最多,且前者析出相尺寸更细小。(4)根据Ti(C,N)的固溶度积公式及动力学方程,分析讨论并建立了微合金元素Ti的溶解及在奥氏体和铁素体中的析出动力学模型,得到了实验钢的最大形核率及最快析出温度。(5)系统地研究了淬火和回火参数对实验钢组织性能的影响,880℃保温14-18min淬火后可获得高的强硬度和良好的韧性,180℃保温40min低温回火后消除了淬火内应力,并保持着较高的硬度。此外,分析研究了经不同的轧制冷却工艺所得钢板统一在880℃保温15min淬火后的组织性能及第二相析出情况。(6)在低应力冲击磨粒磨损下研究了实验钢与国内外同等级别耐磨钢的磨损行为,结果表明添加一定量钛的实验钢耐磨性是南钢NGNM500的1.2倍、德国迪林根DILLIDUR500V的1.4倍,可达普碳钢Q345的5.6倍。基体中引入的第二相TiC起到了增强基体、改善耐磨性的作用。