齿轮经渗碳淬火后,表面主要为淬硬的马氏体,这使工件表面的硬度和强度得以提升,但同时也会使齿轮的内应力大大增加,甚至出现裂纹而断裂。因此,淬火后的零件需要及时地进行回火处理,提高韧性,使硬化层组织进一步稳定,以达到设计要求。准确地对回火过程进行数值模拟不仅取决于相变模型以及模型参数的可靠性,还依赖于材料热物性参数和力学性能参数的完整性。为此,本文利用相变膨胀仪及JMat Pro软件确定了回火过程中主要相变的模型参数。其次,在模拟渗碳淬火的基础上,使用Deform软件对回火工艺进行数值模拟,得到组织场、应力场和硬度场的分布结果并进行试验验证。最后,探讨了不同回火工艺对渗碳层试样的硬度、屈服强度的影响。主要工作如下:（1）确定了马氏体分解模型参数和残余奥氏体分解的模型参数。制备三种碳含量的马氏体组织试样。利用回火度法和等温膨胀法两种方法确定马氏体分解模型中的参数,并进行对比分析。发现等温膨胀法确定的动力学参数在固态相变参数范围内,而回火度法确定的参数偏小。因此,在对回火进行数值模拟时,用等温膨胀法确定的参数计算马氏体的分解量。同时,用JMat Pro软件计算了三种碳含量的残余奥氏体分解的相变动力学参数。（2）对400℃回火3h和200℃回火3h两个回火工艺进行了数值模拟。发现随着回火温度的升高,残余奥氏体以及马氏体的分解量均显著增大。在400℃回火时,部分残余奥氏体转变成贝氏体,在200℃回火时,无奥氏体转变成贝氏体。另外,用JMat Pro软件计算了18CrNiMo7-6合金钢在200℃、400℃不同应力状态下的蠕变率,研究蠕变应变对残余应力的影响。结果显示,低温回火时,相变应变是应力松弛的主要因素。中高温回火时,相变应变对应力松弛的影响逐渐减弱,蠕变应变占据主要的因素。（3）通过分析18CrNiMo7-6合金钢在200℃、450℃回火时,不同时间回火后的硬度值,拟合适用于18CrNiMo7-6合金钢的回火硬度模型,并对此硬度模型进行了验证。另外,研究了回火时间和回火温度对屈服强度的影响。