在加热过程中使奥氏体的晶粒度细化到十级以上，然后再进行淬火，可以有效地提高钢的强度、韧性，降低脆性转化温度。这种使工件得到超细化晶粒的工艺方法称为超细化热处理。

奥氏体细化过程为：首先将工件奥氏体化后淬火，形成马氏体组织后再以较快的速度重新加热到奥氏体化温度，经短时间保温后迅速冷却。这样反复加热、冷却循环，每加热一次，奥氏体晶粒就被细化一次，使下一次奥氏体化的形核率增加，而且快速加热时未溶的细小碳化物不但阻碍奥氏体晶粒长大，而且成为形成奥氏体的非自发核心。用这种方法可以获得晶粒度为13～14级的超细晶粒，并且在奥氏体晶粒内还均匀地分布着高密度的位错，从而提高材料的力学性能。例如，将合金结构钢晶粒度从9级提高到15级后，其屈服强度从1150MPa提高到1420MPa，脆性转变温度从-50℃降到-150℃（调质状态）。

实践证明，加热速度越快，淬火加热温度越低（在合理的限度内），细化效果越好。但加热时间不宜过长，循环次数也不应过多，一般进行三四次即可。(www.daowen.com)

例如，采用加热速度在1000℃/s以上的高频脉冲感应加热、激光加热和电子束加热，能使金属表面层得到很细的淬火组织，以至在30万倍电子显微镜下也难分辨组织细节。T8钢经加热速度为1000℃/s，加热温度为780℃的淬火处理，可得到15级超细晶粒，硬度在65HRC以上。