热处理是强化金属材料性能的重要工艺措施，是保证和提高产品质量和寿命的关键因素，也是形成环境污染不可忽视的重要方面。目前国内钢丝圈大部分的淬火回火介质都采用油，存在很大的安全隐患，对环境污染严重，因此迫切需要一种较清洁的淬火回火介质取而代之。本文以清洁热处理技术为基本出发点，以纺纱钢丝圈为研究对象，对水基淬火回火介质进行了一系列系统而深入的研究。 实验结果表明：(1)0.25％聚乙烯醇(PVA)淬火液能适用于钢丝圈淬火，但生产中浓度不易测定，PVA易附着工件表面，实际生产操作难度大。并在试验的基础上得出，加热温度和保温时间是得到均匀组织和达到要求性能的重要因素，通过正交实验法确定了最佳热处理工艺。(2)3％-7％聚醚(PAG)淬火剂满足钢丝圈淬火性能要求。随着浓度的上升，硬度值下降。经反复实验，5％-5.75％PAG得到的效果最好。(3)研制的水玻璃淬火液在浓度为8％～13％时满足钢丝圈淬火性能要求；改变浓度可调节冷却性能，浓度测定方便，易现场监测；有良好的防锈效果；所需原料来源广泛，价格便宜。(4)碱浴具有优良的温度分布优越性，用于钢丝圈的低温回火能达到油浴的效果。碱浴的配比很重要，其中碱和脱氧剂的用量对回火硬度影响显著。通过实验设计和分析，得出了较优配比。 为了观察温度变化对钢丝圈淬火冷却过程的影响，进行了计算机模拟。利用ANSYS软件进行了温度场和应力场的分析，得出了各阶段温度分布图及不同节点的冷却曲线和应力分布图，进一步从理论上探讨了冷却介质的冷却机理，其结果对指导工程实际具有重要意义，同时探讨了先进计算机模拟技术在清洁热处理中的应用。