为解决采用传统制造方法制造锻模，尤其是大型模锻液压机锻模时遇到的模块自由锻难度大、锻透性差、热处理硬度低达不到要求、易出现热处理裂纹、制造成本高、锻模失效后废弃导致的浪费严重等问题，本文发明了一种基于铸钢基体的双金属梯度层制备锻模的方法，即将锻模基体采用特种铸钢材料（JXZG材料）浇注成型，锻模型腔基本形状也一同浇注出来，再通过双金属梯度层连接制造方法（第一层焊材JXHC1为强度硬度梯度过渡层，第二层焊材JXHC2为高强度高硬度表面层）连接堆焊，然后通过机械加工获得最终锻模型腔来制备大型模锻液压机锻模。本文通过有限元分析研究了锻模在堆焊制造和服役状态下双金属梯度区域及铸钢基体区域温度场、应力场分布及承压安全性，选择了能满足锻模使用寿命的特种锻模基体层、过渡层和强化层材料，通过试验检测了基体层与过渡层连接材料之间、过渡层与表面层的结合性能，并获得了锻模双金属梯度制造过程中各材料组织性能的变化规律；建立了双金属梯度层厚度合理匹配模型，获得了在有足够承压能力条件下不同受力型腔区域所需连接材料的厚度合理范围，确定了铸钢基体型腔区域的形状尺寸三维模型。采用该方法进行了锻模堆焊结构设计研究，通过实验分析，铸钢基体（JXZG）拉伸屈服强度为520MPa，过渡层焊材（JXHC1）拉伸屈服强度为893MPa，表面强化层拉伸屈服强度达到1349MPa。各层之间的主要元素在堆焊时均发生了相互扩散，形成了稳固的冶金结合，其中铸钢基体与过渡层之间以及过渡层材料与表面层材料之间结合强度（熔合线处剪切强度）分别达到707MPa和1132MPa，在整个堆焊结构中形成强度、硬度等性能的渐进及梯度变化。运用有限元模拟软件对铸钢基体表面堆焊过程进行了模拟仿真，得到该工艺条件下铸钢基体型腔堆焊层的最低厚度为15mm。并根据某大飞机起落舱横梁在50MN液压机上锻造过程模拟获得的预终锻模温度场和应力场分布规律，结合所采用各层材料性能，首次建立了锻模任意位置在变材料、变温度条件下的应力、许用强度和安全系数分布图，确定了铸钢基体与堆焊层的安全理论分界线。将研究成果首次应用于50MN液压机用某大飞机起落舱横梁预终锻模的设计制造中，获得该锻件预锻锻模和终锻锻模铸钢基体、过渡层和表面层形状尺寸结构模型。然后进行生产验证，所得到的锻件产品尺寸及性能检测合格，满足产品质量要求，锻模在使用过程中的精度和性能能够完全满足要求，模锻完成后的锻模完好无损，锻模无塌陷、裂纹和断裂现象，验证了该方法制备液压机用锻模的合理性与适用性。与5CrNiMo新制锻模相比，提高锻模寿命，降低锻模制造成本20～30%。