作为改良工件性能的最后一步工序,热处理在机械加工中占据着不可代替的位置,对于大型锻件的热处理更是如此。大型锻件的热处理是一个复杂的过程,由于其受影响因素众多,边界换热条件复杂使得它在热处理中有很多不可控的方面。随着科技的日益发展,人们对大型锻件的性能要求越来越高,这就不得不需要在它的热处理方面进行深入的研究。但由于大型锻件的性能数据库缺失,热处理过程中各变量变化无法实时观察,使得这项工作有了一定的难度。因此研究大型锻件的热处理数值模拟具有重要的意义。本文以国产SA508-3核电大锻件用钢为研究对象,研究了锻件在热处理过程中瞬态温度变化、组织演变情况、应力变化情况、热处理后性能的分布等问题。本文以ABAQUS和Python软件为基础开发了SA508-3钢热处理数值模拟模型。本文首先利用JMat-Pro软件计算得到了SA508-3钢的TTT曲线、各相变转变温度和马氏体的定压比热。经过实验的方式获得了马氏体的定压比热,经与计算数据对比二者吻合较好。并进一步的将计算数据同已有的实验数据比对,验证了计算结果的可靠性。在此基础上计算了SA508-3钢的热物性参数如密度、定压比热、热导率和相变潜热等以及力学性能参数如屈服强度、泊松比、线膨胀率、杨氏模量和切变模量等。建立了比较完善的SA508-3钢热处理性能数据库。为了研究连续冷却对SA508-3组织演变的影响,本文进行了它的端部淬火实验。并利用有限元软件ABAQUS的FLIM和UMATHT子程序建立了SA508-3钢端淬过程中温度场和组织场的预测模型,并用所建立模型对其端淬过程进行了模拟。最后在实验的基础上观察了不同位置处的微观组织、测定了SA508-3钢的淬透性曲线。在端淬结束后试样中没有珠光体产生,随着离淬火端距离的增加,试样中的微观结构从马氏体(M)到贝氏体(B)和残余奥氏体不断变化,半马氏体区出现在距淬火端9mm的位置。硬度模拟结果、组织演变的模拟结果和实验结果吻合较好。从而验证了所建立数值模型的准确性。本文接着利用前面工作中建立和验证过的数值模型模拟了SA508-3钢某核电大型锻件的热处理工艺。给出了加热和喷淬过程中大锻件温度的变化,组织演变情况,还给出了加热过程中从表面到心部5个位置处的应力变化情况和最后残余应力的分布情况。研究结果表明,该大锻件在加热过程中存在着产生裂纹的危险,最后的残余应力较大,应当立即进行回火处理。最后给出了优化大型锻件热处理工艺的合理建议。本文的研究成果可以用来为SA508-3钢大型锻件热处理工艺的制定及工艺优化提供指导。