大型锻件是重大工程建设和重大技术装备所必需的重要基础部件，其质量等级要求较高。钢锭是大型锻件生产的原材料，内部存在着如非金属夹杂物、裂纹、缩孔、疏松、偏析等缺陷，对锻件的产品质量有很大影响，也使得锻造工艺较为复杂。对于大型锻件来说，枝晶偏析是钢锭内部缺陷中不可忽视的问题，由于成分的不均会造成组织上的差别，降低锻件的冲击韧性，导致抗腐蚀性能的降低等。为了消除或减轻合金元素的不均匀分布，改善钢锭的热加工性能，提高锻件的力学性能，大型锻件生产中经常使用高温扩散工艺。然而，金属材料在高温下长时间加热，也将产生氧化、脱碳、过热甚至是过烧等问题，影响锻件的性能，甚至导致产品的报废。另外，钢锭、坯料在加热炉中长时间的保温，也将占用设备资源，降低劳动生产效率。目前，对高温扩散的认识还较为浅显，导致该工艺的使用仍存在诸多争议。本文以30Cr1Mo1V钢为材料，基于实验测得的不同高温扩散工艺处理后的偏析比SR，结合枝晶偏析的均匀化数学模型，研究了高温扩散工艺对合金元素分布的影响，分析了高温扩散前后试样的偏析比SR随加热温度、保温时间的变化规律，建立了30Cr1Mo1V钢的枝晶偏析均匀化数学模型。本文通过组织实验和力学性能实验，分析了保温时间、加热温度对组织、晶粒尺寸、力学性能的影响规律。实验结果表明，高温扩散工艺可以消除钢锭中因枝晶偏析与锻造变形产生的条带组织，锻前高温扩散可以细化晶粒，且扩散的均质化作用可提高锻件的力学性能，锻后长时间高温加热将导致晶粒过大、组织粗化，降低锻件的力学性能。本文通过热压缩实验和热拉伸实验，研究了高温扩散工艺对流变应力、高温塑性和断裂极限C的影响。实验结果表明，高温锻造时，高温扩散有利于提高高温塑性和断裂极限C，而低温锻造时，高温扩散的作用不明显。