“把高溫的金屬器件急劇冷卻”在工業上稱為淬火。

鋼的淬火的定義：將鋼加熱到臨界溫度（亞共析鋼過共析鋼）以上某一溫度，保溫一段時間，使之全部或部分奧氏體化，然後以大於臨界冷卻速度的冷速冷卻到馬氏體轉變溫度以下，進行馬氏體轉變的熱處理工藝。

鐵在727攝氏度發生同素異構轉變。在高於727度為面心立方晶格結構的伽馬鐵，低於727度為體心立方晶格的阿爾法鐵。

碳在伽馬鐵中的溶解度（2.11%）比阿爾法鐵(0.0218%)大。

將一定含碳量的鋼加熱到臨界溫度以上某一溫度，然後急冷。碳來不及析出，就形成馬氏體。馬氏體的定義為：碳過飽和固溶於阿爾法鐵中形成的組織。

碳過飽和固溶在晶格中增加位錯密度，扭曲晶格，發生晶格畸變，增加了變形抗力。所以馬氏體的密度較其它組織小，韌性很差，但硬度很高。

此外，由於鋼中晶粒的晶界原子排列雜亂不規則，對塑性變形有阻礙作用。因此晶粒越細，晶界越多，強度、硬度越高。

臨界溫度以上的鋼在劇烈冷卻時，由於冷速快，過冷度大，晶粒很細，這也是提高強度硬度的一個方面。

總結一下：高溫的鋼急劇冷卻後，產生了高硬度的馬氏體組織（固溶強化），並且細化了晶粒，所以提高了硬度。

並不是所有的金屬都可以淬火強化。只有部分鋼、部分鑄鐵、部分鋁合金等可以。

象黃銅、紫銅淬火後，硬度不升高反而降低。而鋁合金淬火後，硬度先降低，數天後才開始逐步升高。這些性質在冷變形工藝中都有應用