不锈钢锻件渗碳结束后，有两种方式冷却：一种是直接出炉淬火，这种方法在大型不锈钢锻件上采用较少。因为高温出炉淬火变形大，开裂的危险性也大，对金相的组织和力学性能也不利，即使是在炉内降温到淬火温度再出炉淬火，在大型不锈钢锻件上也很少采用。另一种是降温出炉，或出炉在保护气氛筒内降温，再进行半精加工或精加工，和去掉不要求渗碳的表面渗碳层，然后再加热淬火。直接在渗碳后出炉空冷会引起表面氧化脱碳，特别是像大型不锈钢锻件，渗碳后再空气中冷却，脱碳就会严重，虽然可以在以后的磨削加工中切除脱碳层，但完全的脱碳无法去掉，将会严重的影响弯曲疲劳强度。
现在设计制造的大型不锈钢锻件，都具有快速降温的功能，即在炉罐和炉壁间的加热室内，用鼓风机通入大量的冷空气，同时在顶部用抽气机将热空气抽出。使炉膛内温度受冷空气冷却和抽风机带走热空气而迅速降温。为了在降温过程中使渗碳罐内气氛保持为还原性，又无法在低温下滴入渗剂和甲醇，大型不锈钢锻件在炉内降温经常采用通入氮气起保护作用。
