支承辊是轧钢设备中的重要零件之一。为提高支承辊的抗剥落、抗疲劳和使用性能，大型Cr5锻钢支承辊得到了广泛应用。目前，国内外大部分轧辊生产厂家和研究单位将研究重点放在了改进最终热处理工艺上。Cr5锻钢支承辊的最终热处理过程影响因素繁多，边界条件复杂，相关参数比较缺乏，人们对其最终热处理工艺的研究尚不成熟。因此对大型Cr5锻钢支承辊的最终热处理工艺展开研究，具有重要的理论和实际意义。本文首先考虑了相变塑性、相变潜热、变物性参数等因素，采用有限元数值模拟技术，建立了Cr5锻钢支承辊在最终热处理过程中三维传热温度场、组织相变场和应力应变场相互耦合的数学模型，采用三维CAD软件Pro/E建立了大型Cr5锻钢支承辊的几何模型，并利用HYPERMESH对其进行了精度较高的六面体网格划分，进而通过非线性有限元软件DEFORM对其最终热处理工艺过程进行了数值模拟。本文接着给出了加热和喷雾淬火过程中大型Cr5锻钢支承辊中截面特征节点的温度、组织及应力的演化规律和分布特点，分析了喷雾换热系数工艺参数对支承辊内部温度、组织及应力的影响。研究结果表明，在喷雾淬火过程中支承辊产生裂纹或开裂的可能性较小，但喷雾淬火结束后支承辊表层和心部温差较大，应立即进行回火处理。最后分析了回火工艺参数对支承辊内部应力分布及演化过程的影响。研究结果表明，支承辊进入回火炉初期，其心部应力状态会迅速由压应力转变为拉应力并急剧增大到峰值，心部的轴向拉应力可接近其对应节点温度下的抗拉强度，容易产生横向裂纹或开裂；提高回火保温温度能够有效降低心部拉应力，从而降低发生裂纹或开裂的几率。本文的研究成果可以为大型Cr5锻钢支承辊最终热处理的工艺制定及生产工艺优化提供指导。