使用电子万能材料试验机对不同热处理后的18Ni300马氏体时效钢进行拉伸试验，并通过X射线衍射（XRD）分析了不同热处理后马氏体及奥氏体的含量，研究了18Ni300钢在不同热处理过程中的组织演变、力学性能以及二者的关系，对比了其在不同热处理后的综合力学性能，从而筛选出了最佳热处理工艺。结果表明，热处理后试样的熔道逐渐消失，马氏体组织特征更加明显，硬度从34.1 HRC上升到52~54 HRC，抗拉强度从1174 MPa上升到2000 MPa以上。490 ℃直接时效6 h后实现了较好的强韧组合，这与组织内生成的强韧化相（逆转奥氏体）的含量密切相关。XRD测试结果表明，490 ℃直接时效后，试样内部具有最高的逆转奥氏体含量（体积分数约为6.9%），这些细小的逆转奥氏体分布在马氏体边界和内部，在一定程度上改善了18Ni300钢的韧性。