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淬火冷卻介質，一般分為在冷卻過程中有物態變化的介質，如水、鹽水溶液、堿水溶液、油、乳化液，聚合物溶液，和無物態變化的介質如熔融金屬、熔鹽、熔堿以及空氣、氮氣和固體粒子等。
圖二a是有物態變化的，圖b是無物態變化的。通常使用的介質是有物態變化的，按其在冷卻過程中發生的變化，依次為蒸汽膜階段（A），沸騰階段（B）和對流段（C）。
對這三個階段的理解或者說“究跟索源”，需要從電阻絲在水中持續加熱的池沸騰曲線談起，如圖三所示。
橫坐標是加熱件與周圍介質的溫差（過熱度），縱坐標是熱流密度。在AB階段，過熱度較小，主要的傳熱方式是對流傳熱，傳熱效率較低，在B點以后，隨著過熱度增加，工件表面開始出現沸騰，氣泡通過形核、長大和躍離加熱元件表面對周圍介質造成強烈擾動，使冷的介質直接不斷地和熱表面接觸，傳熱迅速加快，在C點達到最大值。隨著過熱度進一步增加，介質不斷汽化，以致工件表面的蒸汽相互連成一片，形成蒸汽膜，蒸汽膜的形成阻礙了熱表面和冷介質之間的直接接觸，導致傳熱效率下降，此階段的蒸汽膜是動態的、局部的和不穩定的，隨著過熱度進一步增加，汽化不斷增加，蒸汽膜越來越穩定，面積也越來越大，傳熱效率不斷降低，最后達到D點，或Leidenfrost 點，形成了覆蓋整個熱工件表面穩定的蒸汽膜，傳熱效率降到最低點，越過D點，過熱度增加，輻射傳熱增加，傳熱效率隨之增加。
工件淬火過程，和上述過程相反。開始淬火冷卻時，工件和介質溫差很大，在ED段，形成穩定的蒸汽膜。在DC段，由于工件表面溫度下降，過熱度降低，蒸汽膜變得不穩定，只能部分覆蓋，所以傳熱效率不斷提高。一直到C點蒸汽膜已不復存在，傳熱效率最高；CB 段則是完全沸騰階段，汽泡在工件表面形成、長大和躍離時，將淬火介質從表面排開，汽泡躍離表面后液體又流回來，冷的淬火介質不斷和工件表面接觸，并產生強烈擾動，所以換熱效率高，冷卻能力強。低于B點，過熱度進一步降低，不能繼續維持沸騰，進入對流階段。圖四是用IVF冷速測量儀測得的淬火冷卻過程中的冷卻曲線圖表明，淬火冷卻存在蒸汽膜階段(ED)、沸騰階段(DCB)和對流傳熱(CA)三個階段。蒸汽膜和對流傳熱階段冷速慢，沸騰階段冷速快。D、B點是冷卻曲線上的拐點，D點所表示的溫度，常稱為上特性溫度，而B點所處的溫度，常成為下特性溫度。
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