为了达到金属表面热处理淬火的目的，通常必须加快零件在高温区的冷却速度，使其超过钢的临界淬火冷却速度以获得马氏体组织。就残余应力而言，这可以增加抵消组织压力的热应力值，因此可以减小工件表面上的拉应力，并达到抑制纵向裂纹的目的。其效果将随着高温冷却速度的加快而增加。此外，在硬化的情况下，工件的横截面尺寸越大，尽管实际的金属表面热处理冷却速度较慢，但是破裂的风险实际上更大。
退火，正火或多次高温回火以细化晶粒后，可以在正常条件下对过热结构进行重新奥氏体化。粗糙组织的遗传，当专业金属表面热处理加工再次对具有粗马氏体，贝氏体和铁氏体组织的钢零件进行奥氏体化时，将它们缓慢加热至常规淬火温度，甚至更低。奥氏体晶粒仍较粗。这种现象称为组织遗传。金属表面热处理加工为了消除粗糙组织的遗传，可以使用中间退火或多次高温回火处理。
分析钢在金属表面热处理过程中的应力分布和变化，使其合理分布，对于提高产品质量具有深远的现实意义。例如，表面残余压应力的合理分布对零件使用寿命的影响已引起广泛关注。钢的金属表面热处理应力，在工件的加热和冷却过程中，由于表面层和型芯的冷却速度和时间不一致，会形成温度差，这将引起不均匀的体积膨胀和收缩并产生应力，即热应力。
两液淬火就是这种情况，首先在水中淬火，然后转移到油中冷却。单液淬火要求冷却介质具有这样的冷却特性：在临界区温度下冷却速度快，在危险区温度下冷却速度慢。金属表面热处理淬火油的选择原则。淬火油冷却曲线，专业金属表面热处理淬火油需要具有上述冷却性能。在关键区域，零件的温度快速冷却，而在危险区域，零件的温度冷却。
表面金属表面热处理包括：表面高频淬火，表面火焰淬火以及黑色或蓝色表面。接受调查的紧固件公司中约有80％拥有热处理设备，其中大多数使用台湾热处理工艺线。该生产线设备是具有气氛保护的连续网带式炉，气氛，温度和工艺参数由计算机控制。金属表面热处理存在的问题包括缺乏对淬火介质的冷却性能的测量，不稳定的碳势控制以及长时间的炉温效应测试，这些都容易引起热处理缺陷。
