冷环轧是一种先进的塑性成形工艺方法，可以用于制造各种截面形状环形零件。冷轧环件具有材料组织与性能好、形状精度高、节约能源和原材料等优点，因此，目前已经广泛用于机械、交通、航海、航天等高端产品制造领域。 本文基于有限元数值模拟软件DEFORM-3D的基础上，对冷环轧的过程进行了模拟计算，研究了环轧过程中的应力应变的分布和材料的流动规律。结果显示，在轧制过程中，环件的外表层的应力与应变都是整个环件的最大值；增加冷轧芯辊的进给速度可以增加环件内部的应力和应变，使环件的变形更加均匀；材料的硬化指数的增加也可以起到同样的效果。 本文对环件在冷轧过程中的组织演化进行了研究。结果显示，冷环轧的组织演化与材料的不均匀变形有关，主要集中在外表层区域。在冷轧环件的外表层的大应变区域，粒状碳化物进行了重新分布，变得更加均匀，局部区域出现了铁素体亚晶粒，表层的大应力使部分细小的碳化物回溶到基体，增大了基体的含碳量；环件表层片状珠光体的间距和厚度都减小，同时发生了塑性变形，其中的渗碳体在大应变的条件下表现出了一定的塑性。 本文对冷轧环件的表面质量的演化进行了研究。结果显示，环件表面的缺陷主要是粘着磨损与表面微裂纹；环件表面与轧辊之间的相互作用符合粘着磨损的模型，环件表面存在粘着磨损；由于环件表面的大应变导致的严重加工硬化加重了环件的表面磨损；在表面应变大的区域，由于碳化物周围的应力集中，会形成表面微裂纹，并且进一步对碳化物周围微裂纹的萌生机理进行了说明。 本文对冷轧环件在淬火中的组织演化进行了研究。结果显示，冷轧环件的表面区域出现了细化的晶粒，晶粒大小与冷轧变形量有关：环件表层区域的马氏体变的更加细小，为高碳马氏体；马氏体的形态随环件的深度而变化，淬火碳化物细小并分布均匀，环件表层同时存在多种强化方式，从而进一步对表层优化组织的形成机理进行了深入探讨。 本文对冷轧环件残余应力的分布规律进行了深入的研究，对冷轧环件在淬火残余应力、淬火变形规律和机理进行了深入检测和深入分析讨论。结果表明，冷轧变形量和芯辊进给速度影响了环件残余应力的状态与分布；冷轧环件淬火变形是热应力、组织应力等多种内应力综合作用的结果。