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喷雾冷却是一种新型的换热方式,相比于传统冷却方式,其换热能力强、冷却均匀、没有沸腾滞后等优点,喷雾冷却在金属及其合金的淬火领域将具有广阔的应用前景。但是喷雾冷却的换热机理比较复杂,国内相关方面的研究迄今还不成熟。本文的主要工作是采用反传热法求解喷雾淬火过程的换热系数,然后在试验的基础上研究喷雾冷却过程中不同结构钢材料在同喷雾压力下的换热,以及不同喷雾压力下同种材料的换热,分析其换热机理。以求取的换热系数为边界条件,利用有限元软件对喷雾淬火冷却过程进行数值模拟,最后试验验证模拟计算喷雾淬火过程的准确性。本文借助42CrMo、35CrMo、40CrNiMo、34CrNiMo、40Cr五种结构钢淬火试件在喷雾淬火冷却试验中得到的冷却曲线,通过反传热法计算得到试件喷雾淬火过程中的表面换热系数。42CrMo、35CrMo、40CrNiMo、34CrNiMo、40Cr五种结构钢在8MPa喷雾淬火冷却时,换热系数分别在127℃、168℃、120℃、120℃、115℃达到最大值,最大值为7700w.m2.C-1、7900w.m2.℃-1、8650w.m2.℃-1、8650w.m2.℃-1、9650w.m2.℃-1比较五种钢在8MPa喷雾淬火冷却过程的换热系数曲线,可以发现相同冷却介质不同淬火材料,其淬火过程的换热系数曲线不同,但趋势相同。40Cr钢在6MPa喷雾淬火冷却时,换热系数在120℃达到最大值4200w.m2.℃-1,可以发现不同压力下喷雾淬火过程表面换热系数的最大值随着喷雾压力的增大而增大,而换热系数峰值出现的温度点随着压力的增大而降低。本文利用有限元软件COSMAP作为模拟平台；综合考虑温度场、组织场、应力场三场祸合作用,建立了淬火过程三维非线性有限元模型,以计算得到的喷雾淬火过程的表面综合换热系数为边界条件,对42CrMo、35CrMo、40CrNiMo、34CrNiMo、40Cr末端淬火试样的喷雾淬火过程进行了数值模拟,得到了淬火过程中温度场、组织场、应力场以及硬度场的分布规律。最后为了验证喷雾淬火过程模拟结果的准确性,文章分别对42CrMo、35CrMo、40CrNiMo、34CrNiMo、40Cr五种结构钢进行8MPa喷雾压力下淬火冷却试验,通过检测硬度分布、淬硬层深度和金相组织分析的手段对喷雾淬火过程的硬度场和组织场的模拟结果进行了试验验证。