金屬加熱到壹定溫度，原子振動會增大，晶格間距增大，自由能增大。這時，如果金屬迅速冷卻，原子就會停止振動，趨於穩定狀態。此時金屬的晶格間距減小，自由能降低。這種通過快速冷卻實現原子穩定狀態的過程，就是淬火的本質。
淬火是壹種熱處理工藝。鋼的淬火是將鋼加熱到Ac3(亞共析鋼)或Ac1(過共析鋼)臨界溫度以上的溫度，並保持該溫度壹段時間，使其完全或部分奧氏體化。
然後以大於臨界冷卻速率的冷卻速率快速冷卻至Ms以下(或接近Ms的等溫)，以進行馬氏體(或貝氏體)轉變的熱處理過程。通常鋁合金、銅合金、鈦合金、鋼化玻璃等材料的固溶處理或帶有急冷工藝的熱處理工藝也稱為淬火。
淬火的目的是使過冷奧氏體發生馬氏體或貝氏體轉變，獲得馬氏體或貝氏體組織，然後在不同溫度下回火。
以大幅度提高鋼的剛度、硬度、耐磨性、疲勞強度和韌性，從而滿足各種機械零件和工具的不同使用要求。還可以通過淬火滿足壹些特殊鋼材的鐵磁性、耐腐蝕性等特殊理化性能。
將金屬工件加熱到適當溫度並保持壹段時間，然後浸入淬火介質中快速冷卻的金屬熱處理工藝。常用的淬火介質有鹽水、水、礦物油、空氣等。
淬火能提高金屬工件的硬度和耐磨性，因此廣泛應用於各種工具、模具、量具和零件(如齒輪、滾子、滲碳件等。)要求表面耐磨性。
通過不同溫度的淬火和回火，可以大幅度提高金屬的強度、韌性和疲勞強度，並獲得這些性能的組合(綜合力學性能)，以滿足不同的應用要求。
此外，淬火還可以使壹些特殊性能的鋼材獲得壹定的物理化學性能，如增強永磁鋼的鐵磁性，提高不銹鋼的耐腐蝕性能。淬火工藝主要用於鋼制零件。
當常用鋼加熱到臨界溫度以上時，室溫下的原始組織全部或大部分會轉變為奧氏體。然後將鋼浸入水或油中快速冷卻，奧氏體轉變為馬氏體。
與鋼中的其他組織相比，馬氏體的硬度最高。淬火時的快速冷卻會使工件產生內應力，當內應力足夠大時，工件會發生扭曲甚至開裂。因此，必須選擇合適的冷卻方法。根據冷卻方式，淬火工藝可分為四類:單液淬火、雙介質淬火、馬氏體分級淬火和貝氏體等溫淬火。