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300M钢作为低合金超高强度钢的典型代表,因其成本低（合金元素含量低）、生产工艺简单而广泛用于航空、航天领域,如制造飞机大梁、起落架、发动机轴、高强度螺栓、固体火箭发动机壳体和化工高压容器等。为了提高300M钢的韧性,本文通过调整韧化元素Ni的含量,研究Ni含量对300M钢的连续冷却转变、显微组织演变以及力学性能变化的影响规律,并且研究了回火工艺对高Ni含量300M钢的组织与性能的影响,取得如下主要研究结果:300M钢的Ms点随着Ni含量的增加而逐渐降低,Ni含量由2%提高至5%时,Ms点由270℃降到220℃;元素Ni促进300M钢的马氏体相变,推迟其贝氏体相变,并使其连续冷却转变过程中贝氏体相变区逐渐右移,当Ni含量分别为2%和4%时,发生贝氏体转变的临界冷速约为0.28℃/s和0.05℃/s,而Ni含量提高到5%时,冷却速度为0.03℃/s时仍未发生贝氏体相变;随着Ni含量的提高,300M钢淬火后残余奥氏体的体积分数逐渐增加,强度降低而冲击韧性提高。3%Ni含量的300M钢在150℃600℃回火时,随着回火温度的升高,抗拉强度单调降低,屈服强度和硬度先升高后降低,且在250℃300℃回火时达到峰值,当回火温度高于400℃,抗拉强度和屈服强度降低速度加快;随着回火温度的升高,冲击韧性在250℃300℃时达到极大值,在450℃时达到极小值,该钢在450℃附近存在第二类回火脆性,。在回火过程中,试验钢的马氏体及残余奥氏体均发生分解。当回火温度较低时（150℃350℃）,在马氏体基体中主要析出细小的ε-碳化物,此时试验钢具有最佳的强韧性配合。随着回火温度的进一步提高,马氏体和残余奥氏体的分解速度加快,而ε-碳化物也逐渐转变为M3C型碳化物,当回火温度提高到600℃时,残余奥氏体量最小,ε-碳化物完全转变为M3C型碳化物。