预冷淬火是淬火时模具钢零件先在空气、油、热浴（或渗碳气氛）中，预冷到略高于Ar3的温度后，再迅速置于淬火介质中淬火，又叫降温淬火或延迟淬火，这是生产现场常用的热处理方法。

淬火前的预冷，可以减少热应力，使模具钢工件变形和开裂倾向减小，最近的研究表明，预冷淬火还可以增加大模具钢工件的淬硬层，提高模具钢工件的综合性能。对于形状复杂，截面突变的某些模具钢工件，单液直接淬火，往往在截面突变的接壤区因淬火应力集中而导致开裂。这时可采用预冷淬火，使各部分温差减小，或在技术条件允许的情况下，使其最薄的截面处或棱角处产生部分非马氏体组织，然后再进行全部淬火，这样可避免或减少淬火裂纹。

预冷淬火的预冷时间（从奥氏体化温度冷到危险截面处温度650℃）对于一般碳钢及低合金钢可按下式估计

τ=12+RS

式中τ——工件预冷时间（s）；

S——危险截面处的厚度（mm），一般指工件最薄的地方；

R——与工件尺寸有关的系数，一般为3～4s/mm。

在表示有物态变化的淬火介质冷却三阶段和预冷淬火的示意图中TA表示工件奥氏体化温度，TQ为急冷温度。当急冷温度TQ越低，蒸气膜阶段越短；当急冷温度（TQ）等于特性温度时，则没有蒸气膜阶段，几乎直接进入减少淬火开裂。最近的研究表明，预冷淬火对提高工件的淬硬层浓度，改善模具钢工件的服役性能也有显著作用，这是由于预冷淬火使工件表层平均冷速降低，次表层冷速提高，平均冷速分布曲线趋于平缓。同时，预冷使模具钢工件表面冷却特性有所改善，换热系数峰值向高温区移动。以上两点都有助于提高淬硬层的深度，降低淬火应力。此外，预冷提高淬硬层深度效果与钢的淬透性以及工件尺寸有密切关系，对于具有一定淬透性的低中碳低合金钢及中等尺寸的工件效果最明显。

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