使工件表面在規定的厚度內產生殘餘壓應力，以提高疲勞抗力及耐磨性能的淬火方法，稱為預應力淬火。已研究的預應淬火方法有下列幾種。
高碳鋼滲氮淬火：高碳鋼表面滲氨，使表層的M,點下降約50 -60C; 淬火時則心部先產生馬氏體轉變，表層後發生，從而在表層（疲勞破斷源部位）產生達294MPa的壓應力，可提高工件的疲勞抗力。
低碳鋼滲碳等溫淬火：普通滲碳件淬火時，因表層的M。點的溫度較低，也可獲一定的壓應力。應力發展得更為完全，可進行等溫淬火。熱浴溫度應略高於心部的M點，保溫時間則以表層尚未開始下貝氏體轉變為限，然後空冷。心部下貝氏體轉變時的體積膨脹全部為表層奧氏體的屈服所吸收，而表層馬氏體轉變的體積增大效應可全部用於造成該處的壓應力。
低碳鋼碳氮共滲後冷處理：碳氮共滲層因成分複雜，M,點比滲碳時還低，淬火後殘餘奧氏體較多。進行冷處理，不我可使表層殘餘奧氏體轉變為馬氏體，使壓應力增大，硬度升高。
例如，GCr15鋼的412.5mm滾珠在二段式滲氮(525℃、φ氨分解率12%~25%、6h；565℃、φ氨分解率60%~70%、4h，爐冷到150℃) 後，在850℃鹽浴重新加熱15~25min油淬，150℃回火1h。性能試驗的結果表明，疲勞強度為滾珠經普通熱處理後的2倍。
