В статье представлены результаты математического моделирования и экспериментальных исследований, выполненных в ходе разработки технологии дифференцированного водо-воздушного охлаждения подшипниковых колец из стали ШХ15 производства ЗАО «Вологодский подшипниковый завод». Наложение рассчитанных по разработанной в ОАО «ВНИИМТ» математической модели кривых изменения температуры по сечению подшипника на термокинетическую диаграмму распада переохлажденного аустенита показало, что в широком диапазоне режимов дифференцированного водо-воздушного охлаждения достигается требуемая микроструктура термообработанного металла. Экспериментальные исследования термоупрочнения подшипниковых колец водо-воздушными струями проведены на специально смонтированном опытно-промышленном устройстве с системой охлаждения, оснащенной смесителями и коллекторами с плоско-факельными форсунками оригинальной конструкции, которые обеспечивают устойчивость факела и равномерность распыла водо-воздушной смеси в широком диапазоне изменения расхода и давления воды и воздуха. Проведенное на различных режимах охлаждения термическое упрочнение колец с последующим определением механических свойств и структурных характеристик стали подтвердило, что технология водо-воздушного охлаждения позволяет достичь требуемых структурных и механических характеристик подшипниковых колец и является конкурентоспособной экологически чистой альтернативой технологии объемной закалки в масляном баке.