M50钢因其良好的高温硬度及高温接触疲劳性能,成为现阶段航空发动机主轴轴承应用最为广泛的材料。轴承制造过程中,因构件组织不稳定、残余应力释放等造成的形位和精度不稳定问题一直存在,影响着轴承的精度和服役寿命。因此,控制轴承生产工艺中残余应力大小及不稳定相的转变,可以有效提高轴承的精度和服役寿命。目前针对M50钢轴承的生产工艺中残余应力演化的系统研究工作尚不完善,需要系统开展相关工作。随着计算机的发展,热处理过程的数值模拟受到各国热处理界的高度重视,使得借助有限元仿真的手段来进行残余应力的研究成为一种趋势。本课题采用仿真的方式对M50钢轴承零件不同热处理工艺(淬火、回火及稳定化)过程中的残余应力演化进行研究。利用Abaqus有限元软件建立了含有相变子模型的淬火模型,基于实验测得的热物参数和本构参数,模拟了M50钢轴承套圈外环在不同热处理工艺中残余应力形成及演化过程,并探究了不同热处理工艺参数对残余应力演化的影响。淬火模拟结果显示,M50钢工件淬火过程中残余应力的大小与分布由温度梯度导致的热应力和组织转变的不同时性导致的组织应力共同决定。工件在相变发生前应力呈现外拉内压的分布,相变发生后应力状态转变为外压内拉。相变对M50钢工件内应力的影响远大于温度梯度导致的热应力。空冷条件下残余应力值最小,高速氮气的次之,水的残余应力值最大。回火模拟结果显示,M50钢工件淬火残余应力消减效果在一次回火后最大,降低了75%左右,棱边处应力集中得到显著释放,二、三次回火后消减效果微弱;消减效果随着回火温度的升高而增加,随着单次回火时间的增加无显著变化。考虑组织、硬度和残余应力时,回火温度550℃,单次回火保温2h应力消减效果最合适。稳定化模拟结果显示,M50钢工件在不同冷处理温度下,冷处理过程中应力大小及分布基本无变化。反淬火和冷却过程中应力值虽有起伏,但仍处于工件弹性应力变化的范围内,最终的应力值并没有得到消减。