42CrMo钢在实际生产的加热、轧制和冷却过程中与空气接触,导致钢表面出现氧化和脱碳等问题。氧化层的产生不仅增加了生产过程中除鳞的难度,还会导致氧化层压入钢基体以及成品表面生成大量红锈等问题。脱碳会降低钢的表面硬度和强度。脱碳层与钢基体之间的微裂纹会降低钢的疲劳寿命。42CrMo钢氧化和脱碳不仅降低了钢的表面质量和力学性能,还会增加生产过程以及后续深加工的难度。本文通过热重分析仪、管式电阻炉和热模拟实验机研究了加热温度、保温时间和不同冷却工艺对42CrMo钢高温氧化和高温脱碳的影响规律。主要工作内容和研究结果如下:（1）利用热重分析仪研究了不同加热温度和保温时间对42CrMo钢高温氧化的影响,分析了氧化层的形貌、结构和成分。通过热重分析仪测定了 42CrMo钢在900～1200℃的氧化增重曲线,以此计算出42CrMo钢的高温氧化激活能并建立了 42CrMo钢高温氧化动力学模型。结果表明:42CrMo钢的氧化层厚度随温度的升高而增加。氧化层为典型的三层结构,由内至外分别是Fe1-xO层、Fe3O4层和Fe2O3层。其中Fe1-xO层最厚,而Fe2O3层最薄且不易观察。42CrMo钢在1000℃加热时氧化层总厚度和Fe1-xO层厚度随保温时间的延长而增加,Fe3O4层和Fe2O3层厚度在加热过程中基本保持稳定。42CrMo钢的高温氧化激活能Q=3.22×105J/mol,高温氧化动力学模型的建立为42CrMo钢高温氧化层厚度的预测提供了方法。（2）通过管式电阻炉加热实验研究了加热温度和保温时间对42CrMo钢脱碳的影响,分析了脱碳层形貌、结构和深度与温度的关系。由菲克第二定律对总脱碳层深度进行计算,并将总脱碳层深度计算值与实验值进行了对比,根据对比结果对总脱碳层深度计算模型进行了修正。结果表明:加热温度对脱碳层结构和深度有重要影响,加热温度在Ac1～Ac3之间时只生成完全脱碳层,加热温度在Ac3～TG（铁碳相图上G点的温度）之间时生成完全脱碳层和部分脱碳层,加热温度在TG以上时只生成部分脱碳层。完全脱碳层深度随着温度升高先增加后减小,在800℃达到峰值。总脱碳层深度随温度升高而增加。42CrMo钢脱碳层深度实验测量值明显小于传统模型的计算值,而修正后的模型计算值与实验测量值较为接近。（3）利用Gleeble-3800热模拟实验机测定了 42CrMo钢奥氏体连续冷却转变曲线（CCT曲线）。分析了 42CrMo钢以不同冷却速度冷却后的组织变化。结果表明:42CrMo钢的相变点Ac1为733℃,Ac3为812℃。当冷却速度为0.1℃/s时,42CrMo钢的显微组织为珠光体和铁素体。当冷却速度为0.5℃/s时,组织中开始出现上贝氏体。当冷却速度为3℃/s时,开始出现马氏体。当冷却速度大于10℃/s时,组织均为马氏体。（4）通过管式电阻炉加热实验和热模拟实验测定了 42CrMo钢的临界脱碳温度和临界脱碳冷却速度,研究了不同等温温度和等温时间对Fe1-xO等温转变程度的影响规律,绘制了 Fe1-xO等温转变曲线。根据42CrMo钢奥氏体连续冷却转变曲线、临界脱碳温度和临界脱碳冷却速度以及Fe1-xO等温转变曲线,制定了 42CrMo钢的冷却工艺,并对冷却工艺进行实验验证。结果表明:42CrMo钢的临界脱碳温度是700℃,临界脱碳冷却速度是5℃/s。42CrMo钢氧化层中Fe1-xO在400～450℃等温转变最充分。42CrMo钢以新的冷却工艺冷却且缓冷开始温度为700℃时,其硬度能够达到国标要求,42CrMo钢氧化层中Fe1-xO共析转变完成。