工作辊是轧机的重要零部件之一。为了追求更高的使用性能，国内外大部分轧辊生产和研究单位将研究重点放在了提高铬含量和改进热处理工艺上。从整体发展趋势上看，工作辊的铬含量经历了由低到高的一个发展过程。目前，Cr8型锻造工作辊的相关参数尤其是热处理工艺中用到的参数还比较缺乏，人们对此种材质工作辊热处理工艺的研究尚不成熟。淬火是热处理工艺中十分重要的过程，对工件的质量起着关键性的作用。在对淬火工艺的研究过程中，数值模拟技术是一个不可或缺的手段。运用有限元数值模拟技术，不仅可以形象逼真的模拟淬火工艺，而且可以准确的预测淬火冷却质量，对理论研究和实际生产都具有重要的指导意义。本文通过实验，测得了在不同加热温度和不同保温时间下保温并淬火冷却后的Cr8钢原奥氏体晶粒尺寸，给出了加热温度和保温时间与Cr8钢原奥氏体晶粒尺寸之间的关系，并利用Beck方程、Arrhenins公式和Sellar公式分别建立了Cr8钢材料的晶粒长大数学模型。同时，通过实验测得了Cr8钢的TTT曲线、CCT曲线、不同温度下的应力屈服极限以及此种材料的钢淬火后以及回火后的硬度，并测量了Cr8钢的TTT曲线、CCT曲线和不同温度的应力屈服极限以及Cr8钢试件淬火后的表面硬度，丰富了此种材料的参数库。本文结合实际生产，确定了Cr8钢锻造工作辊最终热处理过程的加热工艺，并综合考虑了相变潜热、相变塑性和复杂的边界条件等，建立了Cr8钢锻造工作辊的组织场、温度场和应力场相互耦合分析的数学模型，并利用CAD和CAE软件建立了几何模型和有限元模型；利用有限元软件DEFORM对Cr8型锻造工作辊的淬火过程进行了数值模拟，分析了“水—空交替循环冷却”淬火工艺和工作辊某些特征点的温度、应力和组织变化特点；通过模拟与试验的对比，制定了较为理想的循环冷却的工艺。本文的研究成果对今后Cr8钢锻造工作辊的实际生产和深入研究提供了重要的理论依据。