亚温淬火是在该钢Ac1~Ac3之间两相区内加热，经充分保温后淬火。
亚温淬火时因出现细小而均匀分布的铁素体，可抑制可逆回火脆性， ａｋ值与回火温度成正比例增加，与常规淬火工艺比，获得相等硬度可用较低回火温度，兼有更高韧性，且可抑制应力集中与阻碍裂纹萌生及扩展；亚温淬火组织中存在未溶铁素体，使奥氏体中碳和合金元素含量增加，淬火后存在少量稳定的残余奥氏体，亦可阻止裂纹的萌生与扩展；亚温淬火可降低有害杂质元素在奥氏体晶界 偏聚，起到净化晶界作用；亚温淬火温度低，经形变淬火而细化了的未溶铁素体可阻止晶粒长大，沿淬火前原粗大奥氏体晶界可形成极细的奥氏体晶粒，晶粒细化，晶界增多，故单位界面上有害杂质元素含量降低，有利于增加强韧性，降低缺口敏感性。
亚温淬火后回火温度的选择是重要的，当回火温度小于200℃ 时，其强化效果不能充分发挥；当大于200℃回火时，随回火温度升高，韧性ａk值明显增加，420～430℃回火100～120 min后油冷，在获得高强度的同时，具有高的韧性.但回火温度不宜大于500℃，因金相检查发现铁素体中有细丝状碳化物共格析出，会导致铁素体脆化，使力 学性能急剧降低。
大型低碳合金钢锻件经常采用亚温淬火热处理,处理后在满足工件强度的条件下,不仅可以获得更好的塑韧性,而且可以细化晶粒组织,节省能源。


亚共析钢在Ac1~Ac3温度之间加热淬火称为亚温淬火，又称临界区淬火，这类工艺还包括低碳钢的双相区淬火。
  中碳钢临界区淬火，由于能得到极细的奥氏体晶粒，并使磷等有害杂质集中于少量游离分散的铁素体晶粒中，可以提高钢的缺口韧性，降低冷脆转变温度，减小回火脆性等。钢中含碳量越低，亚温淬火效果越好。随着钢中含碳量的增加，效果渐不明显。最佳亚温淬火温度以接近上相变点为宜。
  亚温淬火可单独进行、完全淬火后进行、也可在调质后进行。如在调质后进行亚温淬火，则淬火后可有效地提高钢的韧性；而当退火或正火后进行亚温淬火则不能改善钢的韧性。
金相观察表明，亚温淬火后得到了少量游离铁素体＋马氏体＋弥散分布的细小残余奥氏体。磷等有害杂质集中在铁素体晶粒内（不在原奥氏体晶界上）。残余奥氏体使裂纹扩展变得困难（因受塑性变形或产生部分马氏体转变使应力松弛），均会使钢的脆性降低。由此可知亚温淬火后组织组成物的数量、分布、大小及形态等必将对 钢的性能产生影响；而前者（指组织特点）又决定于处理时进入临界区的方式。如钢先在Ac3点以上加热获得单相奥氏体后，降温进入临界区，则铁素体沿奥氏体 晶界析出，或在奥氏体内成堆析出。若从低温加热升温进入临界区，则铁素体是未溶解完了的，呈细小而均匀的分布，对提高韧性有更良好的作用，所以亚温淬火时以升温进入临界区的效果较好。
亚温淬火由于能显著改善钢的韧性，因而生产中逐渐得到应用。例如：汽车发动机排气阀常用马氏体耐热钢4Cr9Si2 制作，其典型热处理规范为：1020℃油淬＋960℃油淬＋710℃回火，结果得到回火索氏体＋少量游离铁素体的组织。这种处理工艺中的960℃油淬即属 于亚温淬火。
亚温淬火(Subthermal Quenching，SQ)又称临界区淬火，加热淬火温度为Ac1～Ac3。与完全淬火相比，亚温淬火后硬度稍低，但可显著提高钢的冲击韧性，降低钢的冷脆转变温度，抑制钢的可逆回火脆性，这对于要求强韧性高的亚共析钢零件尤为重要；亚温淬火加热温度降低50～100℃，从而降低能耗20％～30％。亚温淬火工艺参数的选择，应力求减少孪晶透镜马氏体的数量，最佳淬火温度略低于Ac3；原始基体组织不允许存在大块铁素体，而应有一定取向的细针状铁素体析出物所以，亚温淬火之前须经过完全淬火或调质作为预备热处理。也有文献指出，对锻造后经正火、退火的45、40Cr、60Si2Mn钢实施亚温淬火，可以不考虑原始组织的影响，此时节能效果最显著。
1．3．1．1亚温淬火提高强韧性的基本原理
（1） 晶粒细化使材料的强韧化效果得到提高
由于亚温淬火加热温度较低，且存在着未熔的铁素体，可阻止奥氏体晶粒的增大，故使淬火前的实际晶粒较细，在低于Ac3。温度加热时．则铁索体与奥氏体的面积比正常淬火的奥氏体的界面积大得多． 因为晶粒的强度与它的大小成正比．即晶粒越细．强度越高，晶粒细化后提高的强度可部分地弥补由于铁素体的存在而引起的强度降低。同时晶粒细化又对韧性有所补益。
（2） 未熔的铁素体阻碍了裂纹的扩展
未熔铁素体的存在能防止应力的集中和裂纹的扩展，故能提高冲击韧性。材料强韧性的综合性能与钢中铁素体的关系是随着铁素体数量的减少综合性能逐步提高．但当钢中铁素体消失为零时，强韧性却下降了．所以．亚温淬火后的组织中如保留极少的铁素体时性能最好。
（3）改善了有害杂质的分布．提高了综合机械性能
引 起可逆回火脆性的主要原因是P，S等有害元素在奥氏体晶界上的偏析．中碳钢调质后再亚温淬火．奥氏体晶界上的有害杂质明显地减少．其原因一是：铁素体的存在起了净化作用．残存着的铁素体使脆化杂质P．S等在铁素体富集，因此提高了晶界的强韧性；二是由于晶粒细化，晶界增多．故使单位面积上的杂质数量减少。