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中、低合金超高强度钢锻件尺寸增大后由于冷却速度的差异,不同区域获得的组织不一,因此锻件微观组织和力学性能变化也十分复杂。另一方面,超高强度钢热处理后的组织均以非平衡组织(马氏体、贝氏体等)为主,即使进行高温回火也难以得到平衡组织,而非平衡组织通过其遗传等机制影响最终热处理的组织和性能。本文以G31和G50超高强度钢为研究对象,针对大型锻件淬火过程中其内部冷却速度降低,可能影响相变产物和力学性能的情况,研究了与大型锻件心部相近的冷却速度对相变产物和力学性能的影响。然后通过ANSYS有限元软件模拟大型锻件冷却中的温度场分布,探究锻件尺寸和冷却速度的规律。最后初步研究了加速退火工艺,探究奥氏体化温度和退火时间对珠光体转变能力的影响,为切断大型锻件粗晶等组织遗传奠定了一定的基础。研究了 G31超高强度钢奥氏体化后在30.0～3.5℃/min之间冷却的相变产物,及对随后低温回火后强韧性的影响。研究结果表明降低冷却速度即使形成马氏体组织,但强度高于常规油内冷却淬火,而韧性和塑性则有一定程度的下降;马氏体相变之前形成25-30%的下贝氏体使低温回火后的强度进一步提高,但不影响断裂韧性;然而,相变组织中出现的珠光体和上贝氏体则急剧恶化低温回火后的强度和韧性。研究了 G50超高强度钢奥氏体化后在30.0～3.5℃/min之间冷却的相变产物,及对随后低温回火后强韧性的影响。研究结果表明,830℃奥氏体化后以30.0℃/min、15.0℃/min和7.0℃/min冷速时均得到马氏体组织;在3.5℃/min冷速时马氏体相变之前形成50%的下贝氏体,得到马氏体/贝氏体复相组织,3.5℃/min时综合性能最好。G50超高强度钢因其合金元素含量较高,尤其是Ni元素含量高,相比G31超高强度钢马氏体形成能力强,淬透性更佳,更适应锻件尺度增大后心部的性能要求。通过ANSYS有限元模拟方法,分析模拟大型锻件冷却过程中的温度场分布和心部的冷却状态,得到了大尺寸锻件心部的冷却速度,为实际热处理工艺的制定提供参考。通过合适温度的奥氏体化处理再等温处理,加速退火过程,更容易得到珠光体等平衡组织,对于降低中高合金超高强度钢的退火硬度,切断组织遗传,消除冶炼凝固锻造时产生的粗大奥氏体晶粒做出贡献。