长期以来，淬火油是热处理淬火工艺中使用最广泛的冷却介质。虽然淬火油具有许多独特的冷却特性，但也存在能耗大、环境污染和火灾隐患等问题。
首先，淬火过程中消耗的淬火油是一种宝贵的石油资源。据调查，2010 年我国热处理行业消耗矿物油超过 1.2×105 吨，相当于 2.1×105 吨标准煤，折合电能近 52 亿千瓦时。可见，这个能耗是相当惊人的。
同时，消耗的矿物油大部分转化为油烟排入大气。整个行业的油烟排放量高达 8×107 m3/年，其中含有大量的一氧化碳和二氧化硫，成为热处理过程中最重要的污染源。
此外，热处理行业的绝大多数火灾事故都是由矿物油引起的。
此外，由于矿物油的冷却能力有限，往往无法满足一些低碳工件的淬火和硬化要求，从而限制了其应用范围。
是否可以用水代替油作为淬火介质，实现淬火冷却的节能、环保和安全目标？
与淬火油相比，水的冷却特性有两大不同：
首先，薄膜的沸腾周期太长，使得沸腾曲线很难逃脱大多数钢材的鼻尖；
二是底部冷却速度过快，在冷却过程中对工件造成较大应力，增加了变形和开裂的风险。
因此，用水作为淬火介质来替代淬火油的关键在于设法克服水的这两种冷却特性。严格来说，水本身的冷却特性是无法改变的，但可以通过控制工件与水接触的时间和方法来获得所需的冷却效果。
实践证明，部分采用水/气交替冷却法是一种可行的实际应用方法。但经验也证明，用水而非油进行淬火冷却时，变形和开裂的风险更大，而这些风险仅靠盲目的工艺实验是无法确定和消除的，因为盲目的工艺实验成本太高。
因此，对热处理过程进行数值模拟是推广以水代油淬火技术的必要前期工作。
要真正获得理想的淬火效果，需要满足以下关键条件：
1.以水代油淬火的冷却系统需要具备风冷、雾冷、喷水、浸水、组合/交替等冷却功能。这就要求系统配备不同特性的喷射单元和相应的介质通道，并配备快速响应的电动或气动阀门，以实现快速注水或排空淬火槽。
2.通过实验获得不同条件下的水冷却能力数据库，并通过模拟和工艺验证建立工艺数据库。目前，世界上已有相对成熟的热处理模拟软件，通过虚拟计算工件在淬火冷却过程中的温度场、结构场和应力场以及耦合相关性，推导出可行的冷却工艺，从而简化工艺实验过程。避免不必要的损失和浪费。
3.建立智能化的淬火冷却系统，对工艺设备进行灵活切换和精确控制。所谓精确控制，是指通过控制程序和相关控制设备，对淬火过程中空气、水等淬火介质的流态、流量、压力进行控制。温度、时间等关键参数的设定和执行，快速响应精确到秒，使系统的冷却能力覆盖从空气冷却到近似盐水冷却的整个范围，从而满足各种工件的淬火冷却要求。
