身管是自动武器的核心部件,其重要性就如同发动机之于飞机。新型高强钢的研制从材料方面提高了身管的性能,要发挥其热强性优势,还需要冷径向锻造技术的保障。锻造后的组织结构和残余应力是影响身管强度和尺寸精度的主要因素,若锻造时残余应力过大或分布不均匀,容易导致锻造后矫直困难或产生开裂,直接关系到生产和服役过程的安全性。而目前存在身管内部残余应力表征困难,锻造过程残余应力与组织结构的优化控制工艺不清楚,以及去应力处理对身管强度的不利影响难以控制等问题。针对上述问题,本文对冷径向锻造高强钢身管的组织结构与残余应力开展了系统研究。研究了可测定身管全截面三维残余应力分布的方法,分析了锻造工艺参数对高强钢身管组织结构和残余应力的影响,建立了基于表面残余应力推测内部应力整体分布的数学模型,探究了有效消减残余应力并最大程度保持身管性能的时效去应力工艺,为新型高强钢身管的精确高效制造提供指导。主要研究内容与结果如下:（1）针对身管应力梯度大对传统剥层法残余应力精确测试的不利影响,提出了可迭代积分计算的剥层残余应力修正新方法,并给出了近内表面残余应力的解析分析方法,克服了身管近内表面残余应力难以直接测量的问题。剥层计算和解析法推算结果与中子衍射和短波长特征X射线衍射法的实测值高度一致,实现了小口径厚壁身管全截面三维残余应力的表征。（2）基于对身管残余应力、晶粒尺寸、晶界分布和位错密度的定量化分析,研究了锻造比、锤头角度和芯棒结构对径向组织结构与强度不均匀的影响,给出了冷径向锻造优化工艺参数:大的锻造比、带螺纹结构的芯棒以及大出口角度的锤头,有利于提高身管外表面位错密度、增加小角晶界比例,可以在不影响内表面性能的前提下,提高身管整体强度。（3）基于量纲分析方法对身管残余应力分布进行了数学建模,获得了锻造工艺变量与残余应力的关联参数,并给出根据表面残余应力有限数据推测内部残余应力整体分布的有效方法,实现了身管内部残余应力的可批量、快速、无损和简便测定。（4）研究了热时效、单一振动时效以及热振耦合时效去应力过程组织结构的演变行为以及残余应力松弛机制,获得了身管力学性能、微观组织结构与残余应力的多目标优化控制工艺,实现了在将残余拉应力控制在50MPa以下的同时将硬度下降控制在4%以内,在基本消除拉伸残余应力的消极影响的同时最大程度保持了身管的性能。