热处理是金属材料加工中重要过程之一,通过改变金属内部微观结构或者表面化学成分,达到改善材料的综合力学性能的目的。氮气/水雾化淬火是一种新型的热处理淬火工艺。以其冷却速率快,淬后均匀性好,无环境污染特别是其淬火过程可控的优点受到广泛的关注与研究。本文以40Cr圆柱齿轮为研究对象,探究氮气/水雾化淬火在齿轮表面淬火领域的淬火效果。从淬火后齿轮表面硬度,展开淬火工艺参数优化和齿轮疲劳性能的研究,经过理论计算、装置改进和优化、淬火试验、疲劳试验及试验数据处理,获得如下结论：1、40Cr圆柱体试件氮气/水雾化淬火提高氮气压力和增加水流量对试件表面和芯部硬度均有提升作用,水流量增加对提高试件硬度的作用效果高于氮气压力的提高；水流量因子为氮气/水雾化淬火工艺冷却速率的主要影响因子,随着水流量的增加,介质的冷却能力增强。2、40Cr圆柱齿轮氮气/水雾化淬火对齿轮表面硬度测量发现,在中小水量条件下,试件的表面硬度与大水量条件下比较只有微小差异,试件不会产生淬火裂纹。同时,小水量条件下淬火后硬度数据离散加大。氮气/水雾化淬火工艺能够获得比油淬更高的表面硬度,并且该工艺获得的齿轮表面硬度离散程度小,淬后均匀性好。3、齿轮弯曲疲劳试验水流量对齿轮弯曲疲劳强度有影响,在一定范围内,随着水流量的降低,弯曲疲劳强度反而提高,当水流量下降到一定值,水流量对弯曲疲劳强度影响减小。在应力比为0.05,采用正态分布函数处理弯曲疲劳试验结果,获得在R=0.99时各工况下齿轮弯曲疲劳强度,与其它淬火工艺相比,氮气/水雾化淬火工艺具有淬火均匀和通过控制淬火工艺参数调节其弯曲疲劳强度的优势。