石油钻机刹车鼓是石油机械上的重要零部件，在使用过程中由于热效应和机械力的作用，使得其表面出现龟裂及磨损等缺陷而失效。 本文从“分析失效机理和合金元素对材料性能的影响”出发，基于刹车鼓材料(ZG35CrMo)的基础，添加入适量的稀土元素，适当降低碳元素含量、增加钼元素的含量，并加入少量的铜元素以对原钢种改进。通过试验研究表明在不降低材料热塑性的条件下，其热强性得到了明显的提高，也即具有良好的综合热力学性能。 为了进一步研究刹车鼓的工况及其失效的影响因素，利用ANSYS有限元数值分析软件，分析了刹车鼓的温度场和热应力应变场分布特征，结果表明材料力学性能参数直接影响刹车鼓的热应力热应变分布；另外，在使用过程中，下钻速度不能过快，刹车时间不能过短，应严格按操作规定进行，尽量避免猛刹和急刹车等情况。 为了进一步提高刹车鼓的使用寿命，对新试制的钢种进行了热疲劳寿命评估，验证了改进后的钢种在相同的使用工况下具有更高的热疲劳寿命；评估结果还表明利用有限元数值分析计算相应的等效塑性应变，结合材料力学性能参数，代入Manson-Coffin热疲劳寿命公式可以对刹车鼓的热疲劳寿命做出定量评估，从而为刹车鼓用钢的研制和刹车鼓寿命的提高提供了理论依据。