水冷正火常用於高碳鋼球化退火之前，可更有效地抑制滲碳體網的形成，獲得均勻一致的組織，以穩定球化質量和獲得更細小、更均勻分布的碳化物。例如，T10V 鋼製某工件1050℃鍛造後空冷，再進行830~850℃水冷正火（在鹽水中冷卻），然後在680~730℃等溫球化退火作為預備熱處理，經機械加工後再進行最終熱處理，取得了良好的效果。
含碳量極低的大型鑄鋼件用水冷代替空冷進行正火，可以得到較少數量的鐵素體及較細、較多數量的珠光體組織，而使強度、塑性及低溫脆性等均得到改善。
水冷正火時鋼材的加熱溫度與保溫時間與普通正火相同。
