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利用环形铸坯直接辗扩成形是一种高效、节能、节材的环形零件成形工艺,该工艺对环坯的质量具有较高的要求,其性能好坏直接关系到后续辗扩件成形的质量。本文针对42CrMo轴承环件的性能要求,设计了两条砂型铸造凝固工艺方案及一条离心铸造工艺方案,最终获得了底注式浇注系统+挂砂环形外冷铁这一成功的大型环件成形技术。本课题主要的研究内容及取得的成果如下:对42CrMo环件的冶炼工艺进行分析,确定了合金元素的添加比例:Mo铁约为5kg/T,Cr铁约为5kg/T,Si铁约为5 kg/T, Mn铁约为5 kg/T,终氧脱铝为1.2~1.5 kg/T。并对铸造涂料进行了研究,确定为水玻璃砂醇基涂料。对底注式浇注系统+挂砂外冷铁和顶注式浇注系统两条砂型铸造凝固工艺方案进行了理论分析,设计了冒口尺寸,外冷铁的安放位置和浇道的尺寸等。同时,初步研究了立式离心铸造技术,确定了铸型转速及充型时间。数值模拟结果表明:顶注式浇注系统容易出现缩孔缩松缺陷,影响铸件性能。底注式浇注系统各部分尺寸设计合理,补缩良好,可以实现顺序凝固,缩孔缩松留在了冒口内。立式离心铸造在铸型转速为4.5r/s,充型时间为57s的情况下,充型平稳,未出现淋落及紊流等现象。金相观察和机械性能实验表明:42CrMo环形铸件组织良好,晶粒得到了一定程度的细化。主要力学性能指标为:ReH=61 MPa,σ_b=782 MPa,δ=6.33%,φ=18%,HB=232,满足了预期的性能要求。对其进行辗扩后的力学性能指标与传统环件生产工艺基本一致,设计取得了成功。42CrMo环坯铸造凝固工艺的获得,为利用铸坯直接辗扩成形环形零件的新型材料成形工艺奠定了良好的基础,具有节能降耗,低碳环保等优点,大大提高了生产效率,降低了成本,具有明显的市场竞争优势。