金屬熱處理淬火通常把鋼加熱到某一適當溫度，如亞共析鋼加熱至AC3（表示鋼在加熱時鐵素體全部溶入奧氏體的臨界點）以上30——60℃，保持一定時間后，使其急速冷卻的工藝過程稱為淬火。淬火可采用水或油作為冷卻介質。淬火可以提高金屬工件的硬度及耐磨性，因而廣泛用于各種工、模、量具及要求表面耐磨的零件（如齒輪、軋輥、滲碳零件等）。通過淬火與不同溫度的回火配合，可以大幅度提高金屬的強度、韌性及疲勞強度，并可獲得這些性能之間的配合（綜合機械性能）以滿足不同的使用要求。另外淬火還可使一些特殊性能的鋼獲得一定的物理化學性能，如淬火使永磁鋼增強其鐵磁性、不銹鋼提高其耐蝕性等。金屬熱處理淬火工藝主要用于鋼件。

金屬熱處理淬火后，可使其硬度和強度有很大提高，并能改善某些物理化學性能。但由于快速冷卻，會出現內應力，塑性和韌性也有所降低。為提高鋼的綜合性能，通常在淬火后再經高溫回火處理的工藝稱調質處理。