用氣體燃料燃燒時產生的火焰將工件表層加熱到淬火溫度，隨後快速冷卻的表面熱處理方法。火焰淬火可獲得高硬度的表層和有利的內應力分佈，提高工件的耐磨性和疲勞強度。火焰淬火設備比較簡單，淬硬層較深，可調範圍廣（一般在2～8毫米之間），適於單件小批生產或現場淬火。對於運輸拆卸不便的重大零件和不適於採用其他表面淬火的零件，如大型齒輪、大型工作平面，一些凸輪、曲軸、機床導軌和鏈輪等，火焰淬火具有廣泛的適應性和機動性。
火焰淬火始於199世紀初期。起初是依靠操作者的經驗保證處理質量。隨著技術的發展，人們設計和制造出用以淬硬曲軸、齒輪等零件曲面的專用淬火機床，從而擴大瞭火焰淬火的應用范圍。後來，又出現配備有透焰測溫裝置、能自動控制溫度的淬火機床，使火焰淬火有瞭新的發展。
根據零件被淬火表面與噴嘴相對運動情況，火焰淬火的基本操作方法可分為固定加熱、直線移動加熱、旋轉加熱和旋轉移動加熱4種（見圖）。常用的燃料有乙炔、甲烷、丙烷和城市煤氣等。火焰淬火一般用於中碳鋼，工件在淬火前應經調質或正火處理，以改善其心部性能。淬火介質常用水，水溫以15～18℃為宜，以免淬裂。形狀復雜或含碳量高於0.6％的碳鋼零件和合金鋼零件可用30～40℃溫水、聚乙烯醇水溶液和油等，也可用噴霧冷卻。火焰淬火後常在爐中進行180～200℃低溫
回火。淬火表面在
磨削之後應進行第二次回火，以減少內應力。