超聲波淬火就是將淬火工件加熱溫度并適當保溫后，投入具有超聲振動的淬火槽內冷卻，實現工件淬火的方法。淬火時由于超聲對淬火冷卻介質的空化作用，擊破淬火件表面的蒸汽膜，使之提前進入冷卻第二階段——沸騰期，強化了淬火冷卻介質的冷卻過程：超聲振動還會引起介質的流動，類似于攪拌作用，也可以改善介質的冷卻條件，增強工件的冷卻均勻性，使工件的淬硬性和淬透性得到提高。俄羅斯的IORIINH等人的研究表明，在油中輸入超聲波，可使油的冷速能力或淬火效果（淬硬層、硬度、變形傾向等）達到質量分數 8%~15%的NaCl水溶液的水平，且淬火工件不受鹽的腐蝕，既可節約用鹽，又可免除清洗工序，減小車間占用面積，具有較高的技術經濟效益。另外，超聲波的引入，在水中形成超聲能量場，部分超聲能量可傳入淬火件內部，并優先被其內部的缺陷（如位錯、層錯，空穴及晶界等）所吸收。因此，馬氏體相變時，位錯運動、位錯脫釘所需的能量及形成M內位錯的應變能，孿晶界面能和相間界面能等可以從其所吸收的超聲能量中獲得援助，從而有利于滿足M相變驅動力，促進M形核和轉變，提高鋼的淬透性。依上原理，超聲場使y——M相變更*，減少鋼中的殘留奧氏體，因而使鋼的淬火硬度有所提高。耐磨高速鋼徑超聲波淬火后，殘留奧氏體由25%降為21%，硬度提高17HV。45鋼、40Cr鋼、GCrl5鋼采用超聲波淬火后，硬度提高1~2.5HRC，且淬火變形小，變形量減小25%~50%，無淬裂現象。
