鋼的淬火是將鋼加熱到臨界溫度Ac3(亞共析鋼)或Ac1(過共析鋼)以上某一溫度，保溫一段時間，使之全部或部分奧氏體化，然后以大于臨界冷卻速度的冷速快冷到Ms以下(或Ms附近等溫)進行馬氏體(或貝氏體)轉變的熱處理工藝。通常也將鋁合金、銅合金、鈦合金、鋼化玻璃等材料的固溶處理或帶有快速冷卻過程的熱處理工藝稱為淬火。

淬火的目的是淬火后配合不同溫度的回火，大幅提高鋼的強度、硬度、耐磨性、疲勞強度以及韌性等，從而滿足各種機械零件和工具的不使用要求。也可以滿足某些特種鋼材的鐵磁性、耐蝕性等特殊的物理、化學性能。常用的淬冷介質有鹽水、水、礦物油、空氣和水劑聚合物等。淬火工藝過程包括加熱、保溫、冷卻三個階段。鋼淬火的三個階段的工藝參數選擇的原則。

第一，加熱階段。加熱溫度以鋼的相變臨界點為依據，加熱時要形成細小、均勻奧氏體晶粒，淬火后獲得細小的馬氏體組織。亞共析鋼加熱溫度為Ac3溫度以上30～50℃。高溫下鋼處于單相奧氏體(A)區內，故稱為完全淬火。亞共析鋼加熱溫度高于Ac1、低于Ac3溫度，則高溫下部分先共析鐵素體未完全轉變成奧氏體，為不完全(或亞臨界)淬火。過共析鋼淬火溫度為Ac1溫度以上30～50℃，這溫度范圍處于奧氏體與滲碳體(A+C)雙相區。因而過共析鋼的正常的淬火仍屬不完全淬火，淬火后得到馬氏體基體上分布滲碳體的組織，這種組織具有高硬度和高耐磨性。過共析鋼，若加熱溫度過高，先共析滲碳體溶解過多，甚至完全溶解，則奧氏體晶粒將長大，奧氏體碳含量也增加。淬火后，粗大的馬氏體使鋼件淬火態微區內應力增加，微裂紋增多，零件的變形和開裂傾向增加;由于奧氏體碳濃度高，馬氏體點下降，殘留奧氏體量增加，使工件的硬度和耐磨性降低。實際生產中，加熱溫度的選擇要根據具體情況加以調整。如亞共析鋼中碳含量為下限，當裝爐量較多，欲增加零件淬硬層深度等時可選用溫度上限;若工件形狀復雜，變形要求嚴格等要采用溫度下限。

第二，保溫階段。淬火保溫時間由設備加熱方式、零件尺寸、鋼的成分、裝爐量和設備功率等多種因素確定。對整體淬火而言，保溫的目的是使工件內部溫度均勻趨于一致。對各類淬火，保溫時間最終取決于要求淬火區域能獲得良好的淬火加熱組織。加熱與保溫是影響淬火質量的重要環節，奧氏體化獲得的組織狀態直接影響淬火后的性能。一般鋼件奧氏體晶粒控制在5～8級。

第三，冷卻階段。要使鋼中高溫相(奧氏體)在冷卻過程中轉變成低溫亞穩相(馬氏體)，冷卻速度必須大于鋼的臨界冷卻速度。工件在冷卻過程中，表面與心部的冷卻速度有一定差異，如果這種差異足夠大，則可能造成大于臨界冷卻速度部分轉變成馬氏體，而小于臨界冷卻速度的心部不能轉變成馬氏體的情況。為保證整個截面上都轉變為馬氏體需要選用冷卻能力足夠強的淬火介質，以保證工件心部有足夠高的冷卻速度。但是冷卻速度大，工件內部由于熱脹冷縮不均勻造成內應力，可能使工件變形或開裂。因而要考慮上述兩種矛盾因素，合理選擇淬火介質和冷卻方式。

冷卻階段不僅要使零件獲得合理的組織，達到所需要的性能，而且要保持零件的尺寸和形狀精度，是淬火工藝過程的關鍵。