残余应力直接影响机械零件的强度、疲劳以及尺寸稳定性等性能,进而对工件的使用寿命有所影响,残余应力是各种应力综合作用的结果,且状态极易受到外界环境因素的影响,而深冷处理在一定程度上可以调控残余应力,因此,研究深冷处理对残余应力的调控具有重要意义。考虑到当今市场中截齿齿体材料,以42CrMo和35MnB合金钢材料为研究对象,通过数值模拟和试验验证的方法,探究了深冷处理对42CrMo和35MnB合金钢表面残余应力调控工艺,获得了良好表面残余应力状态的深冷参数,主要研究内容和结论如下:(1)试样在不同热处理工艺下温度场、组织场对应力场分布影响的研究。温度场中,试样在淬火过程中温度分布不均匀引起的热应力要比深冷过程更加明显;组织场中,残余奥氏体向马氏体组织转变时呈非同时性;应力场中,经深冷处理后工件的残余应力下降,并且由残余拉应力转变为残余压应力。(2)深冷温度、深冷时间和交变次数对材料残余应力影响的研究。利用极差分析法得出深冷工艺参数对42CrMo合金钢试样残余应力的影响因素依次为:深冷时间>深冷温度>交变次数,得到优化工艺为,深冷温度为-80℃,深冷时间为12h,交变次数为2次;深冷工艺参数对35MnB合金钢试样残余应力的影响因素依次为:深冷温度>交变次数>深冷时间,得到优化工艺为,深冷温度为-196℃,深冷时间为12h,交变次数为2次。(3)从微观角度探索残余应力调控机理。经深冷处理后,绝大多数组织从奥氏体转变为马氏体,马氏体增多,分布在马氏体晶体边界处的残余奥氏体就可以松弛马氏体界面上因位错堆积而造成的应力集中,从而减少了组织内部的残余应力。