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本文对磨球在球坐标系下的传热方程进行了有限差分,结合磨球淬火过程的边界条件,采用能量守恒原理和有限容积法对边界条件列出了差分格式。在此基础上,利用Matlab软件对磨球水中淬火冷却过程温度场进行了编程计算,并进行了直径为120mm的60Mn磨球水中淬火后表面返升温度测定的试验,证实了隐式差分计算方法和各种热物性参数选择方法的合理性。在此基础上对不同直径B2、60Mn磨球的淬火过程温度场变化以及平均冷却速度进行了计算,对其淬火质量效应进行研究。对不同直径的B2磨球进行了水淬试验,将B2磨球试验结果与计算结果进行了对比分析。对60Mn和B2磨球淬火质量效应影响因素进行了研究,进一步地,对大直径中高碳低合金钢磨球淬火质量效应进行了分析和讨论,对典型的中高碳低合金钢磨球用钢(B6)140mm磨球进行了试验研究。结果表明,不同直径中高碳低合金钢磨球水中淬火冷却规律均呈现自表面10mm厚度范围内,冷却速度很高,并随深度的增加冷却速度急剧降低,深度大于10mm后,冷却速度的下降速度有所减缓,随着深度不断增加,冷却速度将达到一稳定数值,该稳定数值随磨球直径的增大而减小,所对应的磨球深度随磨球直径的增大而增大。60Mn和B2磨球的淬火质量效应变化规律类似,磨球存在一全马氏体临界直径DL,磨球直径D小于DL,淬火质量效应系数qe=0,且DLB 2>DL60Mn;直径大于DL,qe迅速增大并随着直径D的增大qe增大速率降低;当磨球直径大于DLB 2时,qe60Mn>qe B 2。不同直径B2磨球水淬试验结果与计算结果符合较好。对于60Mn磨球,磨球淬火温度对磨球内部的冷却速度的稳定值有一定影响,该稳定值随着淬火温度的升高而提高,因而马氏体临界直径DL有所增大,但增大幅度不大,当磨球直径D处于此变化范围时,淬火温度对磨球淬火质量效应系数qe影响显著;当D远大于DL时,不同淬火温度对qe影响很小。淬火介质分别为油和水时,B2磨球水中马氏体临界直径DLw大于油中马氏体临界直径DLo,当磨球直径D大于DLw时,油中淬火质量效应系数qeo大于水中淬火质量效应系数qew。对于直径90mm以上中高碳低合金钢磨球,直径一定时,存在一个冷却速度临界值VL,此临界值随磨球直径的增大而减小。当材质所决定的马氏体转变临界冷却速度低于此临界值VL时,淬火质量效应系数qe=0,高于此临界值时,qe迅速增大。对于直径为140mm的B6磨球,淬火试验结果与计算结果符合较好。