淬火是將鋼件加熱到臨界溫度以上，保持一定時間后快速冷卻，獲得高硬度組織的熱處理工藝（見馬氏體相變，過冷奧氏體轉(zhuǎn)變圖）。
淬火是使鋼強化的基本手段之一，將鋼淬火成馬氏體，隨后回火以提高韌性，是使鋼獲得高綜合機械性能的傳統(tǒng)方法。為了充分發(fā)掘鋼的強度，必須首先使鋼完全轉(zhuǎn)變成馬氏體，即必須以足夠快的速率冷卻，避免奧氏體在淬火過程中分解成鐵素體、珠光體或貝氏體一類組織，這一速率稱為臨界冷卻速率，一般也稱作臨界冷卻速度。有些高合金鋼如沉淀硬化型不銹鋼（17-7PH鋼等），或有色金屬如硬鋁合金(Al-Cu-Mg系合金)等，也都進行類似淬火的快冷處理，但它們的目的是為了把高溫相（分別為奧氏體和α固溶體）保持到室溫，使其呈過飽和狀態(tài),以后需另通過時效處理才能使材料硬化,這類淬火稱為固溶熱處理。
從工藝的角度出發(fā),淬火溫度和淬火介質(zhì)的選擇,是影響淬火效果的重要因素，而這些都取決于鋼和合金的性質(zhì)。就鋼的性質(zhì)而言，鋼在淬火中形成馬氏體的能力取決于鋼的臨界冷卻速度（鋼的淬透性）。鋼的淬透性則是由奧氏體的成分和其他一些因素，如奧氏體晶粒度、合金元素在奧氏體中分布的均勻程度等決定的。確定鋼的淬透性至關(guān)重要，它是選擇淬火工藝參數(shù)的重要依據(jù)。
淬火加熱溫度  簡稱淬火溫度，選擇標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)以能得到細而均勻的奧氏體晶粒為原則，以便于冷卻后獲得細小的馬氏體。碳鋼的淬火加熱溫度范圍如圖1所示。一般亞共析鋼的淬火溫度為A_c3以上30～50℃，淬火后獲得馬氏體組織。如淬火溫度選在A_c1～A_c3之間,一部分先共析鐵素體依然存在；在淬火后的組織中，除馬氏體外，將混有低硬度的鐵素體，降低力學(xué)性能。如加熱至A_c3以上的過高溫度,奧氏體晶粒粗化，淬火后獲得的馬氏體組織也粗大，脆性增加；且淬火變形大，易造成淬火開裂。過共析鋼的淬火溫度為A_c1以上30～50℃;淬火后獲得馬氏體和未溶的粒狀滲碳體組織，殘留奧氏體也少。如加熱至A_cm以上,先共析滲碳體將全部溶入奧氏體，使奧氏體的碳量增加，奧氏體晶粒長大,馬氏體轉(zhuǎn)變起始點M_s和終了點M_s降低；淬火后不僅馬氏體粗大，而且有大量殘留奧氏體。對于低合金鋼的淬火溫度，可根據(jù)其臨界溫度A_c和A_c3及所含合金元素的性質(zhì)，參照上述原則確定。若鋼中含有強碳化物形成元素，淬火溫度一般應(yīng)偏高些，以加速碳化物的溶解，增大奧氏體中碳和合金元素含量，從而提高過冷奧氏體的穩(wěn)定性；對于含碳、錳較高的鋼，應(yīng)采用較低的淬火溫度，以避免奧氏體晶粒粗化。淬火加熱過程中的氧化、脫碳直接影響淬火后工件的使用壽命，為此采用鹽浴加熱、可控氣氛加熱或真空加熱等方法。
淬火冷卻介質(zhì)  淬火時鋼制件中需要得到 100％馬氏體的部位，其冷卻速度(冷卻速率)必須大于臨界冷卻速度，否則不能充分淬硬和達到要求的淬硬深度。但是冷卻速度過大在奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變過程中將產(chǎn)生巨大的組織應(yīng)力和熱應(yīng)力，使工件變形并有開裂的危險。為了解決上述矛盾,鋼的合理的淬火冷卻過程應(yīng)如圖2所示。通常要求在珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)或貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)等奧氏體最不穩(wěn)定區(qū)域要快速冷卻，以防止其分解，通過馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)域要較緩慢冷卻，以減小奧氏體轉(zhuǎn)變馬氏體時出現(xiàn)的應(yīng)力。常用淬火介質(zhì)及其冷卻速度如表所示。實際生產(chǎn)中可根據(jù)鋼種的特性選擇冷卻介質(zhì)，如碳鋼的臨界冷卻速度大，應(yīng)選用水、鹽水等冷卻能力較強的介質(zhì);合金鋼的臨界冷卻速度小,可采用比較緩和的介質(zhì)如油等。