淬火是将钢加热到相变点（800℃以上），使碳充分固溶入铁中，然后在淬火油或水中急速冷却，在碳保持过饱和固溶的状态下转变至常温的热处理操作。通常用于加工碳素钢、合金钢等机械结构用钢。
常规淬火是在加热炉中将整个工件加热到800℃或更高（取决于钢种），然后快速冷却工件，而冷却速度决定了处理后的硬度。
与此相对，表面淬火则是将工件表面温度迅速加热到相变点以上，并在内部温度升高之前，通过快速冷却仅使表面硬化（形成马氏体组织）的热处理方法。【表1】中是表面淬火的种类及其内容。
【表1】表面淬火的种类与内容
种类 | 热源 | 加热方法 | 冷却方法 |
火焰淬火 | 乙炔气+氧气等 | 利用燃烧火焰加热 | 水或水溶性冷却剂 |
高频淬火 | AC、1〜500kHz | 高频感应加热 | 水或水溶性冷却剂 |
电子束淬火 | 真空中的电子束 | 利用电子束加热 | 自然冷却（无需冷却剂） |
激光淬火 | CO2激光、YAG激光 | 利用激光加热 | 自行冷却 |
这些加热方法的加热速度，按照从快到慢排序，大约是 [1] 激光加热105 ℃/秒以上、[2] 电子束加热104 ℃/秒以上、[3] 高频加热102 ℃/秒以上、[4] 加热炉1〜10 ℃/秒的顺序，与传统的加热炉方式相比，加热速度有着云泥之别。
在火焰淬火中，利用从气体燃烧器喷出的燃烧火焰迅速加热钢材表面，并将其淬火硬化。通常使用乙炔、丙烷、城市煤气等与氧气的混合气体，也被称为火焰硬化等。但是由于表面温度控制困难，所以这种工艺并未被量产产品所采用。
高频感应淬火是对缠绕成圆筒状的高频线圈通电，对钢材表面进行快速加热后进行淬火，被应用于轴以及齿轮的批量生产。提高频率可减薄钢材表面硬化层，降低频率则可使硬化层变厚。
电子束淬火是利用电子束加热，需要在真空中完成处理。因而受到真空槽大小的限制。不使用冷却剂，自然冷却。
激光淬火可以将二氧化碳激光等激光束的高密度能量集中于局部，因此可以对极小面积的局部表面进行淬火处理。由于可以在大气环境中使用，因此可以将其组装到生产线中，以在短时间内连续加工汽车零件以及工具等。
