刀具强度和疲劳寿命与热处理工艺密切相关,高速钢刀具进行淬火热处理时,由于工件内部温度变化不均匀以及组织转变时的体积膨胀,必然会产生残余应力。本文对高速钢车刀淬火及深冷处理过程进行了数值模拟与试验研究,求解出高速钢刀具淬火冷却过程中的温度变化,组织转变和淬火后的残余应力分布。根据热处理导热微分方程以及材料性能参数随温度的变化规律,建立了高速钢刀具的淬火传热分析模型,模拟了刀具淬火冷却过程中的温度变化。考虑了相变潜热的计算与处理方法,把相变潜热作为每个有限单元的内热源进行处理,并编写用户子程序进行迭代求解,提高了温度场的计算精度,同时也为研究组织场和应力场打下了基础。根据高速钢的TTT曲线,借助于Scheil相加性原理,建立了组织场模型。在ABAQUS软件平台上,编写用户子程序模拟了淬火冷却过程中的组织转变情况。对淬火冷却完毕后组织中的残余奥氏体含量进行了试验测量,把模拟值和试验结果进行比较,证明模拟值和试验结果比较吻合。根据热弹塑性应力应变理论,建立淬火残余应力的数学模型,借助ABAQUS软件,研究了淬火过程的热应力和相变应力。采用顺序耦合的方式,模拟了淬火冷却后刀具的残余应力分布状况。模拟残余应力时根据试验结果对仿真模型进行修正,使模拟结果更准确可靠。试验研究了深冷处理对车刀零件中组织转变和应力分布的影响,发现合理的深冷温度或深冷保温时间可以大幅度减小工件内部残余应力。本文通过对高速钢车刀淬火冷却进行数值模拟及试验研究,分析了车刀淬火冷却过程中温度、组织及应力变化,也为淬火热处理的数字化和智能化做了铺垫。