在大型锻件的实际生产中常存在低温冲击韧度不能满足要求的情况。本文以大型锻件的显微组织为立足点,通过对42CrMO4风电主轴横截面半径方向的连续分解及对具有不同低温冲击韧度的冲击试样断口的对比分析,初步获取大型锻件热处理前后显微组织分布规律及显微组织与低温冲击性能的联系,再由同材料小件样品的盐浴等温试验,通过改变等温温度与时间,对非马氏体组织在高温回火后对低温冲击性能造成的影响进行探讨。结果表明,42CrMO4锻后主轴的显微组织主要为珠光体+块状铁素体,随皮下深度增加,铁素体先增多后减少,在皮下90mm处数量达到最大值;同时锻后的主轴中存在一定带状、伪共析组织和少量混晶。而42CrMO4调质主轴的显微组织以回火索氏体为主,自皮下30mm开始出现浅色与回火索氏体类似的“白块区”,且随深度增加,白块区由较小较弥散越发聚集。通过对具有不同低温冲击韧度的试样的断口的形貌及显微组织对比,发现低温冲击功较高与较低的冲击试样断口分别以韧窝和解理形貌为主,且随冲击功Akv减小,试样断口中放射区所占面积逐渐增大,显微组织中白块区逐渐增多。经测定白块区的硬度略低于周边回火索氏体,差值约为2-3HRC,同时在白块区边缘发现不完全连续的碳化物薄层。使42CrMo4样品在460℃,350℃和260℃盐浴中分别等温10s,20s,1000s和600s,发现在460℃盐浴中等温后获得B上+M+Ar,其中上贝氏体呈带状分布,该组织经680℃高温回火后出现分布基本与上贝氏体的分布规律相对应的白块区,且随等温时间延长,白块区块数增多,面积增大,同时样品的低温冲击韧度下降较多。使样品在350℃盐浴中等温后获得B下+M+Ar,该组织更加均匀,且经680℃高温回火后无白块区出现。短时间等温生成的少量下贝氏体在高温回火后并不能使样品低温冲击韧度提高,反而略有下降。但随等温时间继续延长,样品的低温冲击性能逐渐转好。样品在260℃盐浴中等温后得到M+少量B+Ar,在较长时间的等温过程中接连发生过冷奥氏体的连续冷却转变、等温转变、碳元素由马氏体和贝氏体中向周边奥氏体扩散、及少量马氏体的自回火过程,该组织经680℃高温回火后无白块区产生。等温初期,样品的低温冲击韧度略有下降,但随等温时间延长,低温冲击韧度总体呈现上升趋势。因此,围绕大型锻件的低温冲击性能,在对其热处理工艺及相关参数的优化过程中,应着重注意显微组织的控制。可通过水-空交替的冷却方式,在淬火过程中尽量减少、甚至避免上贝氏体出现的同时,尽可能获得更多的下贝氏体,从而使大型锻件具有稳定而优良的低温冲击韧度。