高强度钢板热冲压技术是一项既可减轻车体重量,又能提高碰撞安全性的新型制造技术,已得到国际汽车业界的广泛认同并推广使用。热冲压工艺过程中温度场、应力场、相变场相互耦合,在整个热冲压及淬火过程中扮演着非常重要的角色,其中温度因素是关键。高温条件下材料软化及温度瞬时变化易导致成形性缺陷及高温氧化等综合问题,对模拟热冲压板料和模具的传热过程,进行准确的零件成形性分析预测带来挑战。开展温度场相关热冲压工艺因素的试验研究,确定热冲压中关键工艺参数及边界条件,对热冲压工艺优化及准确实现产品成形性仿真预测具有重要的指导作用。本论文从工艺原理、流程、材料性能、板料及模具温度场、硬度梯度热冲压工艺试验及仿真应用等温度场相关关键技术研究入手,对热冲压工艺及材料进行了系统研究。对比分析与温度相关的加热温度、保温时间、冷却速率工艺因素对淬火材料抗拉强度、硬度及微观组织性能指标的影响,引入KAHN撕裂韧性试验对热冲压关键工艺参数进行三因素四水平的正交试验优化试验研究,基于抗拉强度、伸长率、撕裂强度和单位面积裂纹形核功四个指标的综合评分方法,获得了基于工艺因素的热冲压高温淬火及中低温回火强韧性改进方案。通过自主研发的热力模拟试验机研究了热冲压硼钢板材在马氏体转换温度之上的高温材料热力学性能,得到了不同应变率和温度下的高温应力-应变流动曲线；引入Norton-Hoff模型得到了高温热冲压硼钢22MnB5的流变应力5阶多项式拟合方程,实现热冲压热力多场耦合仿真分析；开展热冲压成形极限(Thermal Forming Limited Diagram,简称TFLD)试验研究,获得了成形温度区间的等温热成形极限三维曲面图,可用于热冲压温度场及成形性仿真模拟中断裂极限的评测；结合数值仿真研究了冷速调整下的简单V型热弯曲和U型热冲压成形过程温度变化规律,通过控制成形前板料冷速使板料达到最佳开始冲压温度600-700℃,可实现复杂深冲盒成形缺陷改善并确保性能满足热冲压生产需求。基于温度场相关传热和氧化机理,对热冲压传热过程进行全面分析并开展工艺试验,获得了高温下热冲压钢板的氧化动力学方程；搭建了热冲压界面换热系数圆台试验平台,通过开发的IHCP反向建模流程获得了接触压强和氧化皮影响下的界面换热系数瞬态变化规律,围绕建立的高强度钢板热冲压温度场数值模拟仿真虚拟样机系统(King-Mesh Analysis System/Hot Forming),相关的传热模型和仿真流程有效实现热力耦合条件下热冲压温度场和成形性仿真功能。本文还开展了硬度梯度热冲压金属复合材料工艺试验及仿真预测的应用性研究,搭建了热冲压分区冷却试验平台,获得了模具温度、空气间隙等工艺参数对硬度梯度复合材料性能的影响规律；运用量纲分析和反推法建立了热冲压材料硬度-强度-冷速指数模型,实现了温度场预测到产品性能预测的应用扩展。通过典型热冲压实验和仿真分析,证明了该模型可有效地实现产品最终硬度性能的预测,为具有强度定制性能的热冲压产品开发奠定基础。