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依托高水平现代化工艺装备的宽厚板生产线,本文设计开发了一种C-Mn-Cr-Mo-Ni成份为主的低合金耐磨钢产品NM500。针对其成份设计、连续冷却转变规律、控轧控冷及热处理工艺等问题进行了细致的分析和研究,分析了不同原始组织状态对再加热奥氏体组织和淬火性能影响的规律,提出了一种生产高强韧低合金耐磨钢的低成本生产工艺。本文的主要研究内容和成果如下：(1)NM500低成本成份设计思路：以0.25%C、0.56%Mn、0.67%Cr元素保证板条马氏体最基本的强度和硬度,以0.23%Mo、0.21%Ni元素改善组织的韧性,添加0.025%Ti元素配合Mo强化控轧和控冷效果,添加适量的0.0014%B以改善钢的淬透性。在保证性能的同时,力求得到低的碳当量(CEQ≤0.55%)和焊接冷裂纹敏感系数(Pcm≤0.37%),以获得良好的焊接性能。(2)研究了试验钢在连续冷却状态下组织状态和硬度随冷却速度改变的变化规律。试验钢冷却速度控制在5℃/s-10℃/s之间时,得到的组织为马氏体和下贝氏体,相变温度范围在651℃～336℃之间,布氏硬度在400-477之间；当冷却速度控制在12.5℃/S以上时,组织为全马氏体,相变温度范围在494℃-194℃之间,布氏硬度在490～538之间。(3)研究了试验钢在不同轧制和冷却工艺下获得的不同原始组织对再加热奥氏体组织状态和淬火组织及性能的影响。实验结果表明,低温控轧+在线淬火工艺可以获得具有高位错密度亚结构和纳米级析出物的马氏体组织,相比传统高温热轧工艺生成的珠光体组织,马氏体组织更能显著细化再加热后奥氏体组织晶粒,900℃加热温度奥氏体平均晶粒尺寸由14μm降为6.5μm。由于再加热奥氏体晶粒的细化作用,淬火后EBSD下的大角度晶界数量明显增加,有效晶粒尺寸(EGS)由平均5.6gm降低到2.1μm。大角度晶界数量的增加引起冲击韧性的显著变化,低温控轧+在线淬火工艺下各转变温度区冲击功提高,韧脆转变温度区间扩大了约40℃,0℃～-60℃温度范围内冲击功平均提高36J,且冲击功随温度下降的曲线斜率明显降低。同时由于淬火后板条块和板条束尺寸减小,相界面增多,界面强化使得马氏体强度有明显提高。实验结果表明：用低温控轧+在线淬火工艺生产的NM500耐磨钢,相比普通热轧工艺,直接淬火后的强度和韧性有明显改善,硬度和冷弯性能优良,不需进行回火即获得了优良的综合机械性能,因此这一创新工艺在实际工业化生产中具有积极的应用价值。(4)研究了气体保护熔化极电弧焊(GMAW)对母材粗晶热影响区(CGHAZ)韧性的影响,以及斜Y坡口下焊接裂纹实验、焊接接头硬度、韧性的变化等。NM500焊接热模拟试验表明,t8/5在5-15s,线能量控制在10～25KJ/cm时,NM500的CGHAZ韧性较为理想；当t8/5时间大于20s,线能量大于35KJ/cm时,CGHAZ韧性恶化严重。斜Y坡口焊接裂纹试验表明：采用ER80-G焊丝预热至100℃时,断面裂纹率和表面裂纹率皆为零；采用ER50-G焊丝预热至80℃时,断面裂纹率和表面裂纹率皆为零,因此母材具有较好的抗冷裂纹能力。分别采用ER80-G焊丝和80%Ar+20%C02保护、ER50-G焊丝和100% CO2保护两种焊接工艺,焊缝和HAZ粗晶区冲击功都接近于母材,表明在该两种焊接工艺下焊接接头具有良好的韧性。金相检验表明,焊接接头未出现焊接裂纹及异常组织。