将零件从高温直接冷至Ms以上某一温度，经适当保温（减少零件表里的温差），再缓慢通过Ms点进行马氏体转变。这样既避免高温时奥氏体分解，又达到低温对缓慢冷却的目的，分级淬火克服了双液厚壁不锈钢管淬火中要求技术熟练、不易控制由水转油温度的缺点。

零件进行分级淬火时，由高温状态淬入200℃左右的浴炉，热应力较水一油淬火小，不仅如此，在200℃左右保持一段时间，热应力还能部分地被消除，随后在空气中冷却时，马氏体缓慢地形成，减小了组织应力，所以分级淬火能保证比较小的变形，此外，还便于热校直，这是因为出炉温度较高，所以零件有一定的塑性。

分级淬火的缺点是在200℃浴炉中冷速缓慢，对于淬透性较低的钢，容易在分级过程中析出珠光体，故此法多用于小尺寸零件，如各种不锈钢厚壁管的热处理．分级淬火用介质为硝盐和碱浴．

为了克服前述缺点，生产实践中有时采用Ms点以下的分级淬火。它的特点是第一段的冷速加大，适用于低淬透性钢而尺寸较大的零件，并能保证较小厚壁不锈钢管的内应力。分级温度多选用130-160℃，温度再高影响淬入时的冷速，温度再低与淬入热油已相差无几。

某些高合金钢有两个奥氏体不锈钢厚壁管稳定区，可以将分级的温度选在较高温度的奥氏体稳定区，如高速钢的分级淬火一般就选在500-600℃．