曲拐是发动机中的核心零件之一,在机车和船舶上应用非常广泛。它的主要作用是将发动机各缸的往复功汇总在一起,而后再以回转运动的方式将其传递出去,除此之外,曲拐还担负着驱动燃油泵、机油泵、水泵、配气机构以及其他辅助装置的任务。船用曲拐是船用柴油机的重要部件,对船舶的安全起着非常重要的作用。曲拐运转时的工作状态极其复杂,需要承受着时刻交替变化的扭转、弯曲、压缩等载荷作用,因此,对材料的硬度、强度、残余应力和内部微观结构有严格的要求。本文通过实验测定和软件计算的方法,建立了42CrMo钢退火组织和奥氏体组织的热物性参数(比热容、密度、导热系数、热膨胀系数、相变潜热)的数据库。采用同步热分析仪测定了42CrMo钢在不同温度下的比热容。利用材料性能计算软件JMatPro计算得到了密度、导热系数、相变潜热和热膨胀系数。在对42CrMo钢船用曲拐热处理过程中的传热学行为进行了全面分析的基础上,系统地考虑了各种热物性参数随组织和温度变化而发生变化的特点,并根据这些特点采用Fortran语言编写了温度场和组织场的用户子程序;利用Pro/E软件建立了船用曲拐的四分之一三维几何模型并结合有限元模拟软件ABAQUS建立了加热和淬火过程温度场、组织场以及应力场的三维非稳态传热模型并进行耦合模拟,分别研究了加热和淬火过程中42CrMo钢船用曲拐的不同部位的温度、组织及应力的变化规律。通过对温度场模拟的结果分析可知第一次升温采用较低的升温速率,能显著降低表面和心部的最大温差以及最大热应力,这样就使船用曲拐在加热过程当中开裂的可能性大大降低;第一次保温能够显著缩短最大温差,使工件温度分布更加均匀;第二次升温主要影响船用曲拐的奥氏体化程度,升温速度增加,表面出现奥氏体化现象,但心部组织基本不受影响,表面和心部温差仍较大,但是此时船用曲拐心部温度较高,处于弹性状态,能够缓解温差所带来的热应力;第二次保温随着时间增加,表面和心部温差逐渐减小,直至达到均温,奥氏体化程度也逐渐增大,最后(第二次保温结束)工件全部为奥氏体组织。通过对组织场模拟的结果分析可知,当淬火完成后,曲拐表层主要为马氏体组织,其最高含量96%;曲拐次表层主要为贝氏体;珠光体主要集中在心部。能够满足船用曲拐表面高硬度、高耐磨性能和心部高韧性的性能要求。