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本文针对现代生产的轧辊易发生疲劳磨损而导致失效(主要是剥落、断辊)的现象,设计出两大类合金铸钢轧辊材质,包括Cr系合金铸钢轧辊和以贝氏体为主的合金铸钢轧辊。在对材料进行改进和优化的基础上,对这两大类合金铸钢轧辊进一步进行耐磨性能、接触疲劳性能和热疲劳性能的研究,以确定最优成分和最佳热处理工艺,从而提高轧辊的使用性能。同时丰富了铸钢轧辊材质资源,为适应不同客户群的不同轧制条件作技术储备,为开发新的轧辊材质作指导。本文研究结果表明:(1)通过对Cr系合金铸钢轧辊中的2号和4号试样进行耐磨性能和接触疲劳性能研究分析得出:4号热处理工艺为淬火1100℃×50min油淬,回火520℃×75min空冷时,磨损失重量最小,耐磨性最佳;2号热处理工艺为960℃×50min油淬,520℃×75min回火后空冷时,接触疲劳性能最佳,特征寿命为1.8370×106周次。(2)通过对以贝氏体为主的合金铸钢轧辊中的6号和8号试样进行耐磨性能和接触疲劳性能研究分析得出:6号热处理工艺为900℃×1h奥氏体化空冷后320℃×1h等温淬火,250℃×2.5h回火后空冷时,磨损失重量最小,耐磨性最佳;8号热处理工艺为950℃奥氏体化,保温75min+320℃×1h等温淬火+250℃×2.5h回火时,接触疲劳性能最佳,特征寿命为1.3075×106周次。(3)通过对这两大类合金铸钢轧辊的热疲劳性能研究分析得出:Cr系轧辊材料具有较好的热疲劳性能。其中2号Cr含量为5%,热处理工艺为960℃×50min油淬,520℃×75min回火的热疲劳性能最好。铬含量增大到在8%时热疲劳性能下降。以贝氏体为主合金铸钢轧辊中,8号热处理工艺为950℃奥氏体化,保温75min+320℃×1h等温淬火+250℃×2.5h回火后空冷的热疲劳性能最好。通过试验研究及分析,确定各性能最佳的成分及热处理工艺为:(1)耐磨性能最好的成分及热处理工艺为:C:1.118%,Si:0.686%,Mn:0.661%,Cr:7.981%,Mo:0.529%,Ni:0.415%, V:0.150%。最佳热处理工艺:1100℃×50min油淬,回火520℃×75min空冷。(2)接触疲劳性能和热疲劳性能最好的成分及热处理工艺为:C:0.537%,Si:0.662%,Mn:0.671%,Cr:4.74%,Mo:0.458%,Ni:0.338%, V:0.129%。最佳热处理工艺:960℃×50min油淬, 520℃×75min回火后空冷。