本发明公开了一种高性能法兰轴的制备方法,属于法兰轴制备技术领域。本发明在常规添加Cr、Mn、Ni的基础上,从提高法兰轴显微硬度,细化法兰轴晶粒以达到法兰轴组织细化的角度出发,进一步增加了N、Al、Zr等元素。本发明的制备步骤为:按化学元素组分配比铸出铸坯;对法兰轴进行退火处理;采用真空气淬炉对法兰轴进行分段加热;向真空气淬炉内充入氩气,将法兰轴快速冷却;将法兰轴置于控冷装置中,控制法兰轴旋转,同时在法兰轴表面涂覆纳米陶瓷涂层,当法兰轴表面温度低于150℃时出炉空冷后精加工。本发明增加了法兰轴的组织均匀性、硬度落差小,耐磨性更好,有效改善了法兰轴失圆变形问题,提高了生产合格率。