该文采用20CrMnTi钢,研究了不同热处理工艺、不同渗层深度及不同表面碳含量对其试样残余应力场的影响,并采用有限无法对其进行了数值模拟.用X射线应力分析仪测量了渗碳淬火试样的残余应力场及残余奥氏体含量沿层深的分布,同时,测量了试样的显微硬度沿层深的分布,并对渗碳淬火试样的显微组织进行了观察.用ANSYS软件建立有限元模型,对试样在淬火冷却过程中的温度场、应力场及淬火后的残余应力场进行了模拟分析.通过测量渗碳淬火试样的残余奥氏体含量发现,直接淬火后表层的残余奥氏体含量较高,随看距表面距离的增大,残余奥氏体含量减少.并且渗碳时间越长、表面碳含量越高,残余奥氏体的含量越大.试样经过渗碳处理后,会在表层产生残余压应力层,但压应力的最大值并不处在表层而是处在渗碳层的内部.渗碳淬火后再进行回火处理,明显地降低了试样的残余压应力值;降低渗碳时间和表面碳含量都会使残余压应力值降低,并使残余压应力的最大值向表面移动.用ANSYS软件建立的有限元模型去模拟试样的温度场和应力场,在模拟过程中考虑了各种参数及马氏体相变的影响,模拟结果与实验结果相吻合,证明了所建模型的有效性,并采用这一模型对渗碳淬火冷却过程进行了模拟.