將工件從淬火溫度以大于臨界淬火速度冷至Ms點以上某一溫度保溫，使過冷奧氏體全部轉變為下貝氏體，再空冷至室溫的淬火工藝。一般用硝鹽浴爐進行等溫淬火，其溫度、時間依材料Ms點及恒溫轉變曲線而定。通常為200～350℃，10～60min。淬透性差的碳鋼、低合金鋼限用于小零件；淬透性好的高合金鋼不受零件截面尺寸限制。
采用此工藝可減小變形，降低淬火應力。與常規淬火、回火相比，在達到規定硬度時，有較高的塑性和沖擊韌性，變形小，節省工時和能源，降低成本。對有一類回火脆性的30CrMnSiA、40CrNiMo等鋼件，只適用于直徑12mm以下、扁平厚度或空心圓柱體壁厚不超過6mm、單面冷卻壁厚不超過3mm的零件