本课题来源于国家自然科学基金项目“基于铸坯的环件辗扩成形基础理论和关键技术”(51075290)。环件铸辗复合成形技术是近年来新提出的一项先进制造技术。相对于传统环件辗扩技术,它具有工艺流程短、节能节材、效率高、效益好等优点,具有广阔的推广应用前景。本人承担该项目的锻前与锻后热处理过程中的耦合场模拟与分析以及热处理工艺参数制定的研究内容。研究锻前热处理主要是要减轻铸造缺陷,均匀组织成分,减小变形抗力,为后续辗扩做好组织准备；研究锻后热处理主要是要提高辗扩件的综合力学性能,从而满足使用要求。本文运用热处理经验公式、孕育期迭加原理、最小二乘法等制定了热处理工艺参数,并基于大型非线性有限元分析软件Deform-3D平台,对热处理过程进行了数值模拟,最后做了必要的实验验证。本文首先结合42CrMo钢的成分特点,依据实际热处理生产经验,制定了锻前热处理现有工艺基础上的改进工艺和锻后热处理工艺。然后运用热力学定律、增量理论和弹塑性模型等,在考虑材料热物性非线性变化和相变潜热等因素的影响下,对设定工艺的温度场、应力场和组织场进行了数值模拟。得出了与实际相吻合的结论,证明了改进工艺的优越性,优选出了适用于本文尺寸下工件的锻后热处理工艺。最后通过实验验证了优选工艺的合理性,机械性能指标实现了良好配合,满足了辗扩件调质后力学性能要求。本文的研究为辗扩前后热处理工艺的制定提供了理论依据,为大型环件短流程铸辗复合成形工艺的成功推出奠定了基础。