超声波淬火就是将淬火工件加热温度并适当保温后，投入具有超声振动的淬火槽内冷却，实现工件淬火的方法。淬火时由于超声对淬火冷却介质的空化作用，击破淬火件表面的蒸汽膜，使之提前进入冷却第二阶段——沸腾期，强化了淬火冷却介质的冷却过程：超声振动还会引起介质的流动，类似于搅拌作用，也可以改善介质的冷却条件，增强工件的冷却均匀性，使工件的淬硬性和淬透性得到提高。俄罗斯的IORIINH等人的研究表明，在油中输入超声波，可使油的冷速能力或淬火效果（淬硬层、硬度、变形倾向等）达到质量分数 8%~15%的NaCl水溶液的水平，且淬火工件不受盐的腐蚀，既可节约用盐，又可免除清洗工序，减小车间占用面积，具有较高的技术经济效益。另外，超声波的引入，在水中形成超声能量场，部分超声能量可传入淬火件内部，并优先被其内部的缺陷（如位错、层错，空穴及晶界等）所吸收。因此，马氏体相变时，位错运动、位错脱钉所需的能量及形成M内位错的应变能，孪晶界面能和相间界面能等可以从其所吸收的超声能量中获得援助，从而有利于满足M相变驱动力，促进M形核和转变，提高钢的淬透性。依上原理，超声场使y——M相变更完全，减少钢中的残留奥氏体，因而使钢的淬火硬度有所提高。耐磨高速钢径超声波淬火后，残留奥氏体由25%降为21%，硬度提高17HV。45钢、40Cr钢、GCrl5钢采用超声波淬火后，硬度提高1~2.5HRC，且淬火变形小，变形量减小25%~50%，无淬裂现象。