对42CrMo钢板首先锻造后淬火再分别进行常规热处理、浅冷处理和深冷处理之后进行中温回火然后测试试样的硬度和冲击韧性并采用扫描电子显镜观察冲击试样的断口形貌和试样的观组织探索浅冷处理和深冷处理对42CrMo硬度和冲击韧性及观组织的影响。结果表明相比于常规热处理42CrMo经浅冷处理和深冷处理后硬度略下降冲击韧性有所并且试样经深冷处理后的冲击韧性程度高于浅冷处理的冲击韧性。冲击试样断口呈准解理断裂属于脆性断裂。观组织分析表明浅冷处理和深冷处理均能促进试样组织中细小碳化物弥散分布析出。 

  利用光学显镜、扫描电镜和电子探针对热处理后开裂的42CrMo钢板制大型风电主轴进行观组织形貌及区成分分析。结果表明主轴裂纹附近存在大量的硫化物及氮化物夹杂且夹杂物与基体存在明显的间隙面易以界面脱粘开裂机制产生裂纹同时夹杂处的区成分偏析及裂纹附近的缩松缺陷共同作用终导致主轴开裂。

    用光学显镜、42crmo钢板扫描电镜、透射电镜和显硬度研究了回火温度和时间对42CrMo钢显组织和硬度的影响并推导获得了回火后屈服强度的计算模型。结果表明:随着回火温度的升高和时间的延长马氏体的板条界面逐渐模糊或消失板条宽度增加位错密度显著减少析出相由针状的过渡性碳化物逐渐向球形的稳定渗碳体转变显组织从回火马氏体演变为碳化物弥散分布的回火屈氏体（400℃）和索氏体（600℃）同时硬度不断降低且在前2 h回火内降低显著而后趋于稳定。由于扩散控制的回火组织演变类同于单一相变过程基于JMAK方程建立的强度计算模型可以较好地预测42CrMo钢在200～600℃回火时的屈服强度变化。 

为研究42CrMo钢板的冲击动态力学性能及本构模型进行了冲击动态压缩实验和金相观察.材料表现出强烈的应变率依赖性同时还得到不同应变率下力学性能差异的主要原因在于冲击动态载荷下的绝热剪切行为.采用热理论分别考虑热应力和非热应力来解释变形机理得到了应变率效应的描述.基于此本文提出含高应变率效应的动态本构模型通过绝热剪切准则来确定失稳的起始点并与模型进行耦合.该模型能很好地描述42Cr Mo钢的准静态和冲击动态力学行为特别是应变硬化效应和应变率效应. 

  42CrMo钢因具有良好的淬透性、强度以及韧性被广泛应用于拉矫辊制造中但是这种材料的耐蚀性、耐磨损性及耐疲劳性还不够理想限制了拉矫辊连续工作能力。为进一步提高拉矫辊基材强度和耐磨损性能利用激光熔凝技术对调质后42CrMo钢进行了激光强化工艺研究。采用光学显镜、金相显镜、显硬度计、摩擦磨损试验机等仪器对42CrMo钢激光熔凝后的显组织、42crmo钢板相结构、强度及摩擦磨损性能进行了分析研究了激光功率、扫描速度对熔凝层性能的影响规律。结果表明:工艺参数对熔凝区力学性能影响较大激光功率显著影响熔凝层的深度扫描速度影响表面成形质量;调质后42CrMo钢板基体组织主要为回火马氏体+残余奥氏体经过激光熔凝后基体组织发生转变马氏体含量显著提高。 

  采用硬度测试、显组织观察、脆性等级和疏松等级评价等方法研究了渗氮温度对42CrMo钢板零件渗氮后氧化渗层性能的影响。结果表明:在渗氮后氧化处理过程中渗层的表面硬度随着渗氮温度的升高出现先增后降的趋势;渗层深度和疏松等级随渗氮温度的升高而增加但脆性等级变化不大。当渗氮温度为560℃时42CrMo钢零件可获得表面硬度≥600 HV、渗层（白亮层）深度≥15μm、1级脆性等级、2级疏松等级的渗层。 

基于深冷处理提供的温度场和永磁体提供的匀强磁场对42CrMo钢板合金钢进行磁场深冷处理并与常规工艺和深冷处理工艺进行了对比分析。结果表明:磁冷工艺在深冷处理工艺的基础上进一步提高了42CrMo钢的耐磨性磁冷工艺处理材料的耐磨性较常规工艺和深冷工艺分别提高约26. 7%和22. 2%。

   这是由于深冷处理使得残留奥氏体进一步转化为马氏体;深冷处理也使得过饱和马氏体析出大量碳生成碳化物;深冷处理中磁场的存在对α-Fe晶格的作用使过饱和马氏体析出碳的方向得到优化回火屈氏体在磁场方向致密聚集耐磨性提高。 基于有限元计算分析了直径为Φ40 mm的42CrMo钢圆棒试样分别使用淬火油和PAG水基液淬火后试样不同位置的组织、硬度以及淬火过程中的温度变化采用硬度检测和显组织分析对模拟结果进行了验证。42crmo钢板结果表明当使用淬火油淬火时试样表面由奥氏体向马氏体和贝氏体转变心部由奥氏体向贝氏体转变;当使用PAG水基液淬火时试样表层几乎转变成马氏体心部转变成马氏体和贝氏体;试样经淬火油和PAG水基液淬火后表面硬度分别为58和55 HRC均由表面至心部硬度逐渐降低但使用PAG水基液淬火后试样的心部硬度比用淬火油的高5 HRC约为50 HRC。 

  目的提高42CrMo钢板激光淬火后硬化层的深度和分布均匀性。方法利用COMSOL Multiphysics软件对42CrMo钢激光淬火过程中温度场的演变进行分析且考虑材料的热物性参数随温度变化。通过设定激光工艺参数模拟试样的温度场分布利用马氏体转变条件得到硬化层形貌尺寸。参照模拟结果利用连续输出的光纤耦合半导体激光器对42CrMo钢进行激光淬火实验用热电偶测温仪对试样测温并与模拟的温度历史曲线进行对比用光学显镜对试样横截面处硬化层形貌进行分析将实验所得硬化层形貌与模拟结果进行比较。并在相同的功率密度下改变光斑的几何尺寸进行模拟分析并比较硬化层的几何特征。结果实验所测某点的温度历史曲线与模拟结果一致性较高硬化层实际形貌与模拟结果基本吻合。

42crmo钢板具体的研究结果如下:（1）采用电脉冲处理地实现了钢材的晶粒细化明确了脉冲电流诱导晶粒细化的具体机理。瞬时的高能量输入显著降低了奥氏体相变能障极大地提高了奥氏体的形核率短时间的作用以及随后快速的水冷处理抑制了奥氏体晶粒的长大。电脉冲处理后淬火态42CrMo钢的晶粒细化了56.3%固溶态T250钢的晶粒尺寸下降了74.6%。

    （2）揭示出电脉冲处理提高钢材中残余奥氏体稳定性的具体机制:i)若处理前钢材中的合金元素是不均匀分布的则电脉冲处理的瞬时性也就决定了处理后的元素无法充分均匀化奥氏体稳定化元素浓度高的区域将为残余奥氏体的形成提供足够的化学驱动力;ii)晶粒的细化以及电脉冲处理过程中界面处大量晶体缺陷的形成使马氏体与奥氏体的界面能得到提高这将使马氏体的生长提前停滞同时马氏体转变起始温度也会显著下降;iii)奥氏体向马氏体转变是一个体积膨胀的过程电脉冲处理过程中存在的热压应力可有效地抑制马氏体转变。

（3）脉冲电流特定的物理场分布及物理效应可明显改变亚结构及第二相的形态和分布。受热压应力的影响原本在高层错能钢材中难以形成的堆垛层错在电脉冲处理中得以形成而堆垛层错的形成又为回火态42CrMo钢板中超细珠光体类组织的形成奠定了基础;合金元素贫瘠区与富集区之间的应力可促进孪晶或残余奥氏体的形成;电子风强烈冲击界面形成大量的晶体缺陷可使第二相主动地浸润晶界而若使界面处的缺陷得到回复第二相则被动浸润其他界面;多个物理场的重叠可使亚结构的分布具有方向性如42CrMo钢中沿电流方向分布的位错、T250钢中沿电流方向分布的Ni3（TiAl）团簇;电迁移效应可促进位错形成具有小角度取向差的亚晶界。

（4）研究发现脉冲电流对优滑移系上原子或位错运动的促进42crmo钢板可使沿电流方向的特定取向强度增强形成了沿电流方向（ED）的织构。如固溶态T250钢中{112}//ED织构、TS+EPA态T250钢中残余奥氏体{111}//ED及EPS+EPA态T250钢中小角度{110}//ED织构的形成。