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随着工业气体应用领域不断拓展延伸，带动了工业气体储运市场的迅速发展。气瓶作为工业气体储运主要方式，市场对于其大储运量、高储运效率的需求在日益提升。然而目前，制造高压气瓶的材料大多为4130X，气瓶厚度偏厚，影响储运效率。市场急需厚度更薄的高压气瓶来替代现有气瓶。本文根据4142X材料特性，对气瓶设计及关键制造工艺进行研究探索，确立了4142X材质气瓶设计及关键制造工艺参数。为后续4142X材质气瓶的批量生产提供参考。 本文主要工作内容如下: (1)根据设计参数及材料的力学性能，进行气瓶的设计计算，得出气瓶最小壁厚为12.8mm。为验证气瓶设计的合理性进行了附加应力校核、螺纹强度校核以及有限元仿真。 (2)通过分析原有旋压工艺参数，得出影响4142X气瓶旋压收口成形的关键调整因数为加热时间和加工道次。经多次旋压工艺试验，找到关键因数加热时间为320～360s，加工道次为13次。 运用正交试验设计方法对气瓶用钢进行热处理工艺优化研究。对正交试验方案结果进行综合加权评分、直观分析和方差分析，得到影响气瓶力学性能因素的主次顺序为:回火温度、淬火温度、回火时间、淬火时间。气瓶用钢热处理的最佳工艺为:“淬火温度920℃、淬火时间55min、回火温度595℃、回火时间170min”。 (3)为进一步验证旋压成型气瓶合理性，对瓶头解剖、拓样儿、建模，利用ANSYS有限元应力分析测试其在工作压力20MPa条件下，气瓶各部分应力值均小于气瓶许用应力。通过疲劳强度评定，得出气瓶的疲劳循环次数为272114，大于设计要求的15000次。 最后，为了验证热处理最佳工艺的可靠性，分别对试验环进行力学性能测试，试验瓶水压爆破实验，验证了气瓶具有良好的综合力学性能，确立最佳热处理工艺参数。为后续4142X材质气瓶批量生产提供参考。