5CrNiMo模块锻件是汽车发动机曲轴用模具等设备的重要基础件，有极高的质量要求。而大尺寸的模块锻件，锻造后组织和性能不均匀非常严重，并且容易产生白点。为预防白点，改善其组织性能，并减少加热时间以达到节约能源的目的，本课题提出对5CrNiMo热作模具钢锻件锻后余热热处理工艺进行研究。本文的研究源于韶关市科技计划项目“汽车发动机曲轴用大型热作模具钢模块锻件的研制”（项目编号：2011CXY/C15）。本文以5CrNiMo模块锻件为研究对象，制定了锻后余热热处理工艺规范，并采用有限元软件对热处理过程进行数值模拟，并通过小锻件试验分析，对热处理有限元模型进行验证。最后采用正交分析法，对获得的工艺参数进行了优化。本文的研究内容和主要结论如下：（1）在模块锻件细化晶粒及预防白点的要求基础上，选择了合适的工艺温度、工艺时间及冷却方式等，制定了模块锻件的锻后余热热处理工艺规范。（2）采用DEFORM-3D有限元软件模拟了整个锻后余热热处理的过程，结果表明，经过余热正火及等温扩氢后，得到的组织主要为珠光体和铁素体。一方面保证了力学性能和切削性能，另一方面也保证了扩氢效果，避免了白点缺陷。（3）通过试验获得锻件的温度值、组织分布，并与有限元数值模拟结果进行对比，计算到误差在工程上可以接受，由此验证了有限元模型的正确性。（4）以均温时间、预热温度、预热时间、正火温度和正火时间等工艺参数为优化对象，以总加热时间和最大残余应力为优化目标，对余热正火部分进行了优化。通过正交试验获得数据，采用灰色关联度分析法将多目标转换为单目标后，获得了最优灰色关联度值和最优工艺参数。优化后的工艺与原工艺相比，在最大残余应力更小的基础上，加热时间减少了25.8%。