淬火的原理是將金屬材料加熱到臨界溫度以上，保溫一段時間，然後快速冷卻，使材料內部結構發生相變，從而獲得更高的硬度、強度和耐磨性。
在加熱過程中，金屬的晶體結構開始改變，而快速冷卻則使得晶體結構轉變為馬氏體或貝氏體等結構，這種轉變不僅提高了材料的硬度和強度，也增加了其韌性和耐磨性。淬火過程中，常用的淬冷介質包括鹽水、水、礦物油、空氣等。淬火通常用於提高鋼鐵等材料的表面硬化和綜合性能，適用於各種機械零件和工具的製作。
淬火後，為了緩解材料內部的應力和脆性，通常還會進行回火處理，回火涉及將材料加熱至一定溫度後冷卻的過程，可以使材料組織發生退火，減少內在應力，並增加材料的韌性和延展性。