300M超高强度钢是制造航空航天高性能关键构件的理想材料。然而,其传统制造方法大都存在材料利用率低、生产周期长和成品率低等问题,难以满足复杂结构件的应用需求。作为一种新兴的高效增材制造工艺,高功率激光选区熔化成形(HP-SLM)有望为高性能复杂300M钢构件的高效率制造提供新的解决方案,但迄今为止,相关的基础研究相对缺乏。因此,本文系统研究了高功率SLM成形300M钢的成形性、显微组织及力学性能特征,并通过后续热处理对300M钢沉积态试样的组织与性能进行了调控,揭示了其强韧化机理。主要研究内容和结果如下:(1)系统研究了工艺参数对高功率SLM成形300M钢单道、单层及块体试样成形质量的影响规律,并获得了成形致密试样的工艺参数优化窗口。高功率SLM成形300M钢致密试样需采用柔性铺粉策略保证铺粉过程稳定进行,同时采用大于77.10 J/mm3的激光能量输入获得穿透深度足够大的熔池保证其在水平和竖直方向上搭接良好,并结合低于400 mm/s的扫描速度确保高功率激光束有足够的时间完全熔化厚度不均匀的金属粉末和飞溅颗粒。此外,高功率SLM的沉积效率随激光功率的增大而显著提升,最高可达～21.6 mm3/s,比传统SLM提升6倍多。(2)研究了高功率SLM成形300M钢的显微组织特征及其演变规律,并探究了激光能量输入对沉积态试样显微组织和力学性能的影响规律,建立了工艺参数-显微组织-力学性能间的相互关系。沉积态试样的组织主要为回火马氏体、贝氏体和少量残余奥氏体的混合组织。熔池内原奥氏体呈沿熔池中心对称生长的柱状晶,柱状晶内部具有大量枝晶结构且枝晶间存在元素偏析。随着激光能量输入的增大,柱状原奥氏体晶粒尺寸、一次枝晶间距及残余奥氏体含量均增大;沉积态试样的硬度和强度均明显降低,而其延伸率变化较小。(3)研究了淬火和回火处理对300M钢沉积态试样显微组织和力学性能的影响规律,分析了其强韧化机理,并建立了相应的热处理工艺。沉积态试样经淬火处理后柱状原奥氏体晶粒变为等轴状且其枝晶形态完全消失。在此基础上,建立了SLM成形300M钢奥氏体晶粒生长与奥氏体化温度的关系模型。淬火态试样的微观组织主要为淬火马氏体,兼有少量残余奥氏体、贝氏体以及仿晶界铁素体。随着奥氏体化温度的升高,淬火态试样的硬度和强度均先略微升高后明显下降,而其延伸率变化较小。淬火态试样经回火处理后的显微组织主要为回火马氏体、少量贝氏体及残余奥氏体的混合组织。回火温度对原奥氏体和马氏体的尺寸影响较小,但对碳化物析出物的相变行为影响显著。随着回火温度的升高,马氏体分解,回火马氏体中ε-碳化物转变为渗碳体颗粒;回火态试样的硬度和强度均明显下降,但其延伸率变化较小。SLM成形300M钢试样的最优热处理工艺为900℃保温1 h油淬+300℃保温2 h空冷,回火两次。(4)在成形试样致密的基础上,研究了最优热处理工艺对不同激光能量输入下SLM成形300M钢试样的普适性。SLM在不同激光能量输入下成形300M钢致密试样经最优热处理工艺调制后的组织均由回火马氏体、少量贝氏体及残余奥氏体组成。热处理后试样的硬度、强度及延伸率随激光能量输入的增大均变化较小,其强度(抗拉/屈服强度:～2099 MPa/～1834 MPa)均高于300M钢锻件,而其延伸率(～10.2%)与锻件相当。因此,最优热处理工艺对300M钢沉积态试样具有普适性。