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针对M54超高强度二次硬化钢锻后粗晶,锻件冷却和退火过程中的开裂,以及退火硬度偏高（HRC45）难以切削加工等问题,作者首先借助于Gleeble-3800热模拟试验机研究了热变形粗晶的形成规律和条件,以及热变形粗晶的遗传特征;随后在实验室模拟锻后冷却与随后退火对微观组织和力学性能的影响,用以评价锻后冷却和退火的开裂倾向;最后通过研究降低退火硬度,改善切削性能的工艺技术,研究得到下列主要结果:通过观察1250℃加热后分别降温到1000850℃之间压缩变形过程中的微观组织变化,结果表明小变形（高度下降30%）未发生动态再结晶,保留1250℃加热的粗大晶粒,900℃和950℃较大程度变形（高度下降70%）发生部分动态再结晶,1000℃变形接近完成动态再结晶,使晶粒显著细化。据此预测冶炼坯和锻造半成品高温加热后若局部延迟变形,其温度降低而不能发生动态再结晶是锻件局部粗晶形成的主要原因。对变形粗晶试样（850℃变形）经过950℃、1000℃、1050℃和1100℃重新加热奥氏体化,结果表明950℃和1000℃重新加热遗传粗大的变形奥氏体晶界,1050℃重新加热形成尺寸相对均匀、平直多边形的再结晶奥氏体晶粒。通过观察实验室模拟锻后冷却过程中微观组织和力学性能的变化,结果表明高温奥氏体化后未完全冷透,仅形成部分马氏体组织,随后退火后材料处于极脆的状态,因此锻件退火之前未完全冷透存在较大的开裂倾向;高温奥氏体化后直接进入630℃炉内等温未发生相变使最终的硬度接近淬火态,而且弱化奥氏体晶界使材料脆化,因此锻件从高温直接“红送”保温没有退火效果,而且弱化晶界和高硬度增大锻件开裂倾向。按AMS标准推荐的1075℃正火,实测硬度为HRC53.8;降低奥氏体化温度使奥氏体基体上残留富Mo和W的M2C和M6C碳化物,导致奥氏体基体内C、Mo和W含量下降,空冷后的硬度比1075℃正火态低2HRC,1075℃正火后630645℃×5h退火（高温回火）后的硬度为HRC44.3,而降低奥氏体化温度的试样,同样工艺退火后的硬度为HRC41.3,长时间退火（20小时以上）硬度下降到HRC40以下,因此降低奥氏体化温度对降低最终的退火硬度十分有效。原材料经过“850℃奥氏体化后空冷+630℃退火”新的软化工艺处理,随后再按照AMS标准进行淬火、冷处理和二次硬化回火,力学性能与未预先软化处理的试样相当,证明新的软化退火处理工艺不影响最终的力学性能。