高速钢轧辊的应用是现代轧钢生产发展的重要组成部分，它对钢铁工业发展是继微合金化、控轧控冷技术之后的又一重大变革，其性能的好坏直接影响轧材的表面质量和生产成本。本文利用攀钢研究院提供的高速钢轧辊材料，通过正交实验对其进行热处理优化，得出不同工艺与硬度的关系曲线，同时利用金相分析观察组织晶粒的大小变化，综合考虑实验的结果，确定高速钢轧辊热处理的最佳工艺。利用有限元分析软件DEFORM-2D按照得出的最佳热处理工艺的结果模拟高速钢轧辊实际的热处理，得到轧辊工作层的厚度、硬度及组织分布规律，并将其与端部淬火和热处理实验进行了对比分析，同时还模拟了高速钢轧辊在淬火中的温度场、各向应力及残余应力，分析了DEFORM-2D对大型锻件热处理模拟的可靠性。针对钢热轧过程的仿真分析，一般将轧辊作为刚性体进行处理。而把轧辊作为弹性辊处理，同时采用热力耦合的情况相对较少，为此本文将轧辊设为弹性体模拟轧制过程。同时根据前边模拟工作层厚度的结果，考虑轧辊表面与心部金属材料组织性能的差别，利用非线性有限元软件MARC模拟工作辊与支撑辊间在均质与非均质状态下的接触应力与剪切应力，并将模拟结果与传统强度校核理论进行了对比分析，为制订准确、可靠的轧辊强度校核提供了新的思路。