调质后直接冷锻工艺既能满足锻件尺寸精度和力学性能要求,又缩短工艺流程,降低成本,在汽车零部件制造领域有广泛应用前景。在该工艺的实际生产中,硬度是图纸设计中的关键要求。为减少实验与破坏性硬度测试,建立的合理的硬度模型准确预测锻件硬度具有关键意义。目前的硬度预测模型主要有两类,一类基于屈服强度、剪切模量等宏观材料参数,另一类基于晶粒尺寸、晶格点阵等微观结构特征参数。上述模型在硬度预测精度上均有所不足,实际上锻件硬度同时受到宏观变形与微观特征变化影响。本文旨在研究20Mn Mo B调质后冷锻件硬度与等效应变、晶粒尺寸和位错密度之间的变化规律,建立综合等效应变、晶粒尺寸和位错密度的硬度预测模型,并在此基础上对ABAQUS仿真软件进行二次开发,实现了硬度预测模型的数值模拟。将模型与算法投入工程应用,对汽车轮毂锁紧套和杯形锻件进行硬度预测,指导实际生产。本文具体研究内容和结果如下:（1）利用有限元模拟,研究了不同热处理条件下,材料变形后硬度和等效应变之间的关系。发现对于同一热处理条件下的材料,在初始变形阶段,硬度随等效应变增加快速增大,随后趋于平缓;对于不同热处理条件下的材料,当等效应变增大量一致时,硬度变化绝对值基本不变。（2）采用电子背散射衍射方法获得了不同回火温度下材料组织的变化。随着回火温度升高,铁素体晶粒发生回复再结晶,晶粒尺寸逐渐增加,晶界数量减少,有利于晶粒之间滑移的延续,因此初始硬度值也逐渐降低。（3）结合圆环压缩实验与X射线衍射手段,研究不同加载速率下,硬度与位错密度的变化规律。硬度和位错密度基本不受加载速率影响,主要由变形量决定。当位错密度增大时,形成了不规则的密集网状分布,钉扎作用也更加显著,硬度逐渐上升。（4）在锻件硬度变化的规律基础上,研究并建立了综合等效应变、晶粒尺寸和位错密度的硬度预测模型。并利用Python工具和ABAQUS仿真软件,实现了硬度预测模型的数值模拟,利用此硬度模型算法分别预测了轮毂套和杯形件的锻件硬度分布,能够与实验测量值较好地吻合,两者平均误差控制在8%以内,进一步表明了硬度预测模型和算法的可靠性、准确性及高效性,为工程应用提供技术支持。