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將零件從高溫直接冷至Ms以上某一溫度，經適當保溫（減少零件表里的溫差），再緩慢通過Ms點進行馬氏體轉變。這樣既避免高溫時奧氏體分解，又達到低溫對緩慢冷卻的目的，分級淬火克服了雙液厚壁不銹鋼管淬火中要求技術熟練、不易控制由水轉油溫度的缺點。

零件進行分級淬火時，由高溫狀態淬入200℃左右的浴爐，熱應力較水一油淬火小，不僅如此，在200℃左右保持一段時間，熱應力還能部分地被消除，隨后在空氣中冷卻時，馬氏體緩慢地形成，減小了組織應力，所以分級淬火能保證比較小的變形，此外，還便于熱校直，這是因為出爐溫度較高，所以零件有一定的塑性。

分級淬火的缺點是在200℃浴爐中冷速緩慢，對于淬透性較低的鋼，容易在分級過程中析出珠光體，故此法多用于小尺寸零件，如各種不銹鋼厚壁管的熱處理．分級淬火用介質為硝鹽和堿浴．

為了克服前述缺點，生產實踐中有時采用Ms點以下的分級淬火。它的特點是第一段的冷速加大，適用于低淬透性鋼而尺寸較大的零件，并能保證較小厚壁不銹鋼管的內應力。分級溫度多選用130-160℃，溫度再高影響淬入時的冷速，溫度再低與淬入熱油已相差無幾。

某些高合金鋼有兩個奧氏體不銹鋼厚壁管穩定區，可以將分級的溫度選在較高溫度的奧氏體穩定區，如高速鋼的分級淬火一般就選在500-600℃．