随着我国汽车及装备制造业的高速发展,汽车及装备零部件的市场需求量也越来越大。在汽车零部件中,有一类中碳调质钢零件,它们多为中碳调质钢制成的轴类件、齿类件以及联接件等。该类零件的现行加工方法是先冷挤再调质。该工艺方法不仅加工效率较低,且零件精度不易控制,废品率较高。本文以40Cr为例,围绕中碳钢调质后冷挤压成形的若干关键问题,利用塑性力学、材料科学和计算机辅助分析等多学科知识,开展中碳钢调质后的塑性变形特性、行为及规律的实验研究,并对中碳钢先调质再冷挤的工艺实用化进行探讨。通过物理实验和数值模拟相结合的方法,得到中碳钢不同调质态的许用变形程度,并针对变形程度、凹模锥角、毛坯相对高度以及调质硬度等因素变化对中碳调质钢冷挤压成形性能的影响进行研究。通过对挤压件实物进行观察分析,发现中碳调质钢正挤压件前端出现了“双峰”现象,峰间距随挤压变形程度的增大而减小,较大的变形程度能避免双峰现象;将挤压试件剖分后观察,均未出现“中心爆裂”现象,且无其他裂纹缺陷;根据剖面硬度测试与金相分析结果,探讨了挤压件力学性能以及微观结构的变化规律。经过中碳调质钢正挤压与花键挤压试验,将现有工艺“中碳结构钢→软化退火→冷挤压→调质处理→机械加工→成品”改进为“中碳结构钢→调质处理→冷挤压→去应力退火→机械加工→成品”是完全可行的。