针对目前成型复杂内腔钢件存在高成本、低生产率的问题,本文提出利用液态模锻技术成型复杂结构钢铁类零件的技术路线。主要研究了如下三个问题。首先,通过对半封闭腔类零件中的典型零件钢活塞进行结构分析,设计出液态模锻专用模具以及利用数值模拟对模具结构及工艺参数进行校核优化,其次,研究了低碳低合金钢材料12CrMnMo在不同比压下的组织性能;最后,研制了液态模锻半封闭腔钢件专用可溶芯。半封闭腔钢件液态模锻研究以钢活塞为研究对象,结合ProCAST模拟结果绘制了钢活塞液锻毛坯图,确定了液锻方式、模具设计方案、工艺参数、技术流程。利用ANSYS对受力复杂的零件进行校核验证和结构优化,结果证明,液态模锻钢活塞成型方案可以满足完整成型的要求。通过对比不同比压液态模锻成型表明:随着比压的增大,铸态12CrMnMo组织中的铁素体晶粒尺寸铸件变小;当比压增大至150MPa时,组织开始由铁素体、珠光体逐渐转变为板条状贝氏体及针状铁素体。比压为180MPa时,在不同位置处的晶粒尺寸差距减小,趋于均匀。探究热处理对12CrMnMo组织及性能的研究表明:退火后调质工艺下的液锻组织分布更加均匀,综合力学性能更佳。热处理状态相同时,随着比压增大,韧窝的数量在增多,合金的塑性变形能力增强。液态模锻半封闭腔钢件的可溶芯以NaAIO2为基体耐火材料,以NaH2PO4、膨润土、水为粘结剂。研究表明:可溶芯的湿抗压强度最大可达0.128MPa。膨润土含量超过10%后,可溶芯的湿抗压强度随着膨润土含量增加下降;烘干烧制后可溶芯的干强度随着NaH2PO4的含量呈阶段性变。表面质量随着NaH2PO4含量的增加降低。当NaH2PO4含量超过60%后,可溶芯的线收缩率呈逐渐较小并趋于稳定趋势。综合上述研究,配比为膨润土 10%、NaH2PO4 30%、NaAlO2 60%、水适量的可溶芯基本满足半封闭腔钢件液态模锻的要求。