支承辊作为轧机中的关键部件,其性能的优劣会直接影响轧制产品的性能与质量。为得到高服役性能的支承辊,除了需对材料成分进行探索和开发之外,还需对其热处理工艺进入深入研究。本文通过数值模拟与实验测试,对Cr5支承辊的热处理工艺进行了研究,得到了满足支承辊使用需求的水-空交替热处理工艺。首先,利用Gleeble-3800热模拟试验机测得了Cr5钢的连续转变曲线和热膨胀系数等参数,并对Cr5钢的马氏体转变进行了研究,完善了Cr5钢支承辊在热处理过程中的温度场、组织场和应力应变场相互耦合的数学模型。接着,利用HYPERMESH网格划分工具对Cr5支承辊的三维几何模型进行网了网格划分,并将其导入到DERORM数值模拟软件中对其最终热处理过程进行了数值模拟。通过控制不同冷却时间和空冷时间,制定了四种水-空交替热处理工艺,并对这四种工艺下支承辊的温度场、组织场和应力应变场等模拟结果进行了分析,得到了能够满足支承辊使用需求的水-空交替热处理工艺。最后,利用Gleeble-3800热模拟试验机对其水-空交替淬火工艺和连续喷雾淬火工艺进行了物理模拟与对比实验。并通过拉伸实验、冲击实验、硬度测试和金相观察等,分析了经这两种热处理工艺处理后Cr5钢试件的组织和力学性能。由实验结果可知,试件经水-空交替淬火工艺处理后组织的塑性与韧性均较经连续喷雾淬火后有明显提高。虽然试件的强度和硬度稍有下降,但仍能够满足支承辊的强度和硬度使用要求;试件经水-空交替淬火处理后,残留奥氏体有明显提高,这也是其塑性和韧性等提高的主要原因。