随着计算机技术的迅速发展和人们对淬火质量的要求越来越高,淬火过程的计算机模拟越来越受到人们的重视,已成为当今淬火过程研究和淬火工艺设计中必不可少的重要方法。对大型锻件淬火的热处理模拟,更是对提高工件性能、减少变形和开裂,控制和保证质量有着重要的意义。本文设计并加工出可以进行空冷、气冷、喷雾、水淬、油淬等多种工况且冷却速度可控的热处理工艺试验设备,为进行轴类和板类试件的热处理试验提供一个冷却速度可控的试验平台。利用此试验设备进行了空冷和喷雾两种工况的热处理试验。在试验的基础上,通过对表面温度变化曲线,运用非线性估算法对综合对流换热系数进行求解,从而解决了换热系数影响因素多,求解困难的问题。在充分考虑淬火试件瞬态问题、相变潜热问题、热物性参数与温度的关系以及温度场、显微组织场和内应力场相互作用的情况下,通过DEFORM有限元软件建立淬火过程的有限元计算模型。并通过试验对模型进行验证。该数值模型对热处理的研究由定性研究转化到了定量研究,为分析大型轧辊锻件温度场、显微组织和内应力场之间的关系、分析淬透层厚度、预报产品的组织性能、残余应力等方面具有重要的实践指导意义,为大型锻件的热处理生产工艺的合理制定提供了有效的理论依据。