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常規(guī)淬火通常用油、水或聚合物溶液冷卻，而強(qiáng)烈淬火法則用水或低濃度鹽水，其中水、低濃度鹽水及聚合物溶液等被稱為PAG淬火介質(zhì)。強(qiáng)烈淬火的特點(diǎn)是冷速極快，而不必?fù)?dān)心鋼件的過(guò)度畸變和開(kāi)裂。常規(guī)PAG淬火介質(zhì)的淬火冷卻溫度時(shí)，鋼件表層形成拉應(yīng)力或低應(yīng)力狀態(tài)，而強(qiáng)烈淬火則在冷卻中途、工件心部尚處于熱態(tài)時(shí)便停止冷卻，使其表層形成壓應(yīng)力。鋼自?shī)W氏體化溫度淬火時(shí)，表面和心部的溫度差會(huì)導(dǎo)致內(nèi)應(yīng)力。相變組織的比容變化和相變塑性還會(huì)引起附加相變應(yīng)力。若熱應(yīng)力和相變應(yīng)力疊加，即綜合應(yīng)力超過(guò)材料的屈服強(qiáng)度，就會(huì)發(fā)生塑性變形；如果共同作用的應(yīng)力超過(guò)熱態(tài)鋼的抗拉強(qiáng)度，就會(huì)形成PAG淬火介質(zhì)淬火裂紋。鋼件用PAG淬火介質(zhì)淬火時(shí)力求得到奧氏體一珠光體轉(zhuǎn)變的臨界冷速，以獲得100%馬氏體。但在馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)提高冷速會(huì)使開(kāi)裂的幾率趨向最大，然后又逐漸減小到零。這是根據(jù)用有限元法建立的淬火過(guò)程的非穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)和相變熱過(guò)程的數(shù)學(xué)模型以及合理邊界條件下的彈塑性變形規(guī)律計(jì)算出的。計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，殘余拉應(yīng)力隨冷速的增加逐步達(dá)到極大值，然后迅速降低，直到轉(zhuǎn)變?yōu)閴簯?yīng)力，此時(shí)，形成淬火裂紋的幾率就微乎其微了。PAG淬火介質(zhì)的淬火件的表面殘余應(yīng)力測(cè)定值和符號(hào)都證實(shí)了這一點(diǎn)。在強(qiáng)烈淬火過(guò)程中，由相變塑性引起的殘余應(yīng)力和奧氏體-馬氏體轉(zhuǎn)變的比容變化導(dǎo)致的殘余應(yīng)力增加。在強(qiáng)烈冷卻時(shí)，工件表面立即冷到槽液溫度，心部溫度幾乎沒(méi)有變化?？焖倮鋮s引起表面層收縮和被心部應(yīng)力平衡的高拉伸應(yīng)力。溫度梯度的增加使初始馬氏體轉(zhuǎn)變?cè)斐傻睦瓚?yīng)力增加，而馬氏體轉(zhuǎn)變開(kāi)始溫度Ms的提高會(huì)引起相變塑性導(dǎo)致的表層膨脹，表面拉應(yīng)力會(huì)明顯減小，并轉(zhuǎn)化為壓應(yīng)力，表面壓應(yīng)力數(shù)值和生成的表面馬氏體量成正比。這種表面壓應(yīng)力決定著心部是否會(huì)在壓縮條件下發(fā)生馬氏體相變，或者在進(jìn)一步冷卻時(shí)會(huì)使表面拉應(yīng)力發(fā)生逆轉(zhuǎn)。如果馬氏體轉(zhuǎn)變使心部體積膨脹足夠大，并且表層馬氏體很硬很脆，就會(huì)使表層由于應(yīng)力逆轉(zhuǎn)而破裂。為此，鋼件表層應(yīng)出現(xiàn)壓應(yīng)力，心部的馬氏體轉(zhuǎn)變應(yīng)盡可能晚發(fā)生。當(dāng)表層形成最大壓應(yīng)力時(shí)，PAG淬火介質(zhì)強(qiáng)烈淬火過(guò)程應(yīng)停頓，隨后在Ms溫度保持等溫冷卻。如此將會(huì)延遲心部的冷卻，使其馬氏體轉(zhuǎn)變變慢，在表層形成高的壓應(yīng)力。當(dāng)表面硬化層達(dá)到一個(gè)優(yōu)化厚度，并在表層達(dá)到最大應(yīng)力值時(shí)，就完成PAG淬火介質(zhì)強(qiáng)烈淬火的全部過(guò)程。使工件淬火開(kāi)裂減小到最低程度的另一種方法是保證材料的塑性，即過(guò)冷奧氏體只轉(zhuǎn)變?yōu)樾∮?0%的新馬氏體。初始階段，PAG淬火液強(qiáng)烈淬火一直維持到過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變到不超過(guò)30%馬氏體的工件表面溫度，然后即終止強(qiáng)烈淬火，使工件在空氣中冷卻到截面溫度平衡。表層形成的新馬氏體是經(jīng)過(guò)自回火的，能避免產(chǎn)生淬火裂紋，因?yàn)檫@時(shí)的應(yīng)力值已下降到很低。最后再?gòu)?qiáng)烈冷卻到室溫，使其余奧氏體完全轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。在馬氏體轉(zhuǎn)變范圍內(nèi)的強(qiáng)烈冷卻可改善材料塑性，提高材料強(qiáng)度。本文參考《淬火冷卻技術(shù)及淬火介質(zhì)》一書(shū)。