真空高压气淬热处理技术以其无氧化、无脱碳、脱气、脱脂、表面质量好、变形微小、热处理零件综合力学性能优异、使用寿命长、无污染无公害、自动化程度高等一系列突出优点，成为二十一世纪最有发展前途的一种真空热处理技术。而我国在真空热处理技术上主要以引进消化为主，相关理论及实际数据比较缺乏，甚至成为我国在真空高压气淬领域进一步发展的障碍。 本文针对这一现状，从设备强度、流动和传热等方面对真空高压气淬炉进行系统的理论研究，并应用实验与数值模拟相结合的方法以获得更详尽的信息，力求为真空高压气淬技术的发展提供理论依据和应用参考。 真空高压气淬炉作为一种压力容器，炉体处在内、外压的反复作用下，特别是内压较高的情况下，强度成为设计中的首要问题。本文对炉壳齿啮式快开结构利用接触单元法对齿间的接触行为应用有限元软件ANSYS进行数值模拟，对三维有限元分析结果用分析设计中应力分类的思想进行应力评定；采用电阻应变仪测定布片点应力值验证数值模拟结果，证明了结果的实用性和可靠性。将现有结构的气淬压力提高至1.0Mpa进行有限元计算，找出提高压力需进行结构改进的设计方向，为炉体的进一步合理化设计提供了可靠的理论依据和详尽的参考数据。 工件的冷却速度与均温性是真空高压气淬技术的关键指标，也是设计开发高压气淬炉的依据，它的实现不但靠整台炉的结构设计，还要靠合理选择动力装置。而我们恰恰缺乏这些指标的详细数据，因为试验获得这些数据成本高，难度大，甚至需要破坏工件，使得试验只能获得有限的炉型与工况下的数据。而进一步研究开发高性能气淬炉无疑需要掌握炉型与各种参数对气淬性能的影响。针对这一矛盾，将数值模拟引入高压气淬领域。虽然数值模拟在很多行业广泛应用，但在高压气淬领域的应用尚在探索中，模拟方程的选择与边界条件的确定成为其中的难点。本文以实验的方法，应用热线风速仪获得某炉型的流场分布，并采用在工件中预埋热电偶获得工件的冷却曲线，在此基础上不断探索反复验证，获得适合该领域的数值模拟方程及合理的边界条件，经过合理的物理简化应用Gambit完成模型的建立，在网格划分时既要考虑流固耦合传热时对小尺度网格的要求，又要考虑计算机的计算能力、存储能力和计算代价，在应用专用流体计算软件Fluent进行计算时，计算策略的确定同样重要，因为这是一个网格数量庞大、流固耦合、非稳态问题，为获得精确的结果，要求较小的计算时间步长，没有一个好的计算策略，耗费的机时是惊人的，势必难以完成更多的模拟工作。本文在做好前面两项工作后，在4节点高性能计算机工作站上完成计算工作。考察了各种参数对工件冷却速度的影响，包括气淬压力、流速、淬火介质、淬火气体进口温度、喷嘴布置、工件分布等，得到大量有价值的数据，为深入研究高压气淬技术打下了基础。 风机和风道是高压气淬设备淬火介质的输送动力和通道，是影响设备性能的关键因素。本文从真空高压气淬风机的选择、存在问题及设计思路等方面进行了分析。本文也从理论上详细分析了风道流动机理，指出了现有风道结构的不足，并应用Fluent软件进行了数值模拟，找到了更好的结构形式，为高性能气淬设备的研制开发提供了参考。