将钢制零件加热奥氏体化后，淬入热浴（硝盐浴，金属浴或浮动粒子炉）中，保持足够时间，使全部或部分过冷奥氏体转变为下贝氏体组织，随后空冷到室温的热处理工艺称为贝氏体等温淬火。等温淬火时等温保持温度称为等温温度，在等温温度下恒温的保持时间称为等温时间。

将工件从淬火温度以大于临界淬火速度冷至Ms点以上某一温度保温，使过冷奥氏体全部转变为下贝氏体，再空冷至室温的淬火工艺。一般用硝盐浴炉进行等温淬火，其温度、时间依材料Ms点及恒温转变曲线而定。通常为200～350℃，10～60min。淬透性差的碳钢、低合金钢限用于小零件；淬透性好的高合金钢不受零件截面尺寸限制。

采用此工艺可减小变形，降低淬火应力。与常规淬火、回火相比，在达到规定硬度时，有较高的塑性和冲击韧性，变形小，节省工时和能源，降低成本。对有一类回火脆性的30CrMnSiA、40CrNiMo等钢件，只适用于直径12mm以下、扁平厚度或空心圆柱体壁厚不超过6mm、单面冷却壁厚不超过3mm的零件。

等温淬火时的加热温度，对合金钢来说与一般淬火相同，但对淬透性较低的钢种（如碳钢及某些合金钢），为了增大过冷奥氏体的稳定性，以避免冷却过程中珠光体的形成，使等温淬火易于进行，常将淬火加热温度适当提高。

等温淬火时的等温温度，由试验决定，常用钢材的等温淬火温度范围如下表所示：

等温时间的选择决定于钢材的成分，工件的尺寸和形状等因素。对于结构钢制造的机器零件，等温时间应保证尽可能多的过冷奥氏体转变为下贝氏体， 以获得良好的力学性能组合，其具体的等温时间则由试验测定。

贝氏体组织并不能显著提高切削性能，等温淬火的目的仅是为了减小被处理刀具的变形和开裂的倾向性，所以等温时间的长短应根据工艺对这方面的要求来确定。如部分的贝氏体转变已可满足工艺要求，则可进行较短时间的等温保持，对于高速钢刀具一般为0.5小时；如需全部贝氏体组织时，则应进行较长时间的等温保持，对于高速钢刀具一般为3小时，以使下贝氏体转变充分进行。

工件在热浴中由奥氏体化温度冷至等温温度的冷却过程中，不应有珠光体产生。因此，等温淬火工件的尺寸，常受所用钢材淬透性的制约。

零件经等温淬火后可获得高强度与高塑性的良好配合，而且内应力极小，有利于减小变形和防止开裂，故常应用于合金结构钢及工具钢制造的下列工件：

1、弹簧、冷冲模、轴承、精密齿轮等小型零件；

2、形状复杂，淬火过程变形开裂倾向较大，而尺寸精度又要求较高的工件，如各种成型刀具等；

3、球墨铸铁（如稀土镁钼球墨铸铁）制造的零件，经等温淬火后具有良好的力学性能组合，可用以代替一些合金结构钢；

4、35CrNiMo、40CrMnTi，30CrMnTi等钢制造的汽轮机、水压机和发电机主轴及其它重型机件，用等温淬火可避免开裂；

5、变形铝合金可用等温淬火（150~200℃）代替固溶处理和时效的二重处理方法，以减小变形并可获得同等强度下较高的塑性。