二次淬火是一種金屬加工技術，主要用於處理高合金鋼，如高速鋼和高鉻鋼。
二次淬火的過程是，首先將鋼材加熱至臨界溫度以上，使其奧氏體化，然後迅速冷卻以增加硬度，在第一次淬火後，鋼材中可能存在殘餘奧氏體，這些奧氏體在特定條件下可以進一步轉變。特別是在較高的溫度下回火時，殘餘奧氏體中的碳化物會析出，降低奧氏體中的合金元素含量，使得奧氏體向馬氏體轉變的溫度提高到室溫以上，在冷卻過程中，這些奧氏體就會轉變為馬氏體，從而進一步提高鋼材的硬度。
二次淬火對於需要極高硬度和耐磨性的工具和零件尤為重要，如某些刀具和模具。通過這種方式，可以最佳化鋼材的內部結構，提高其機械性能。