不銹鋼鍛件滲碳結束后，有兩種方式冷卻：一種是直接出爐淬火，這種方法在大型不銹鋼鍛件上采用較少。因為高溫出爐淬火變形大，開裂的危險性也大，對金相的組織和力學性能也不利，即使是在爐內降溫到淬火溫度再出爐淬火，在大型不銹鋼鍛件上也很少采用。另一種是降溫出爐，或出爐在保護氣氛筒內降溫，再進行半精加工或精加工，和去掉不要求滲碳的表面滲碳層，然后再加熱淬火。直接在滲碳后出爐空冷會引起表面氧化脫碳，特別是像大型不銹鋼鍛件，滲碳后再空氣中冷卻，脫碳就會嚴重，雖然可以在以后的磨削加工中切除脫碳層，但完全的脫碳無法去掉，將會嚴重的影響彎曲疲勞強度。
現在設計制造的大型不銹鋼鍛件，都具有快速降溫的功能，即在爐罐和爐壁間的加熱室內，用鼓風機通入大量的冷空氣，同時在頂部用抽氣機將熱空氣抽出。使爐膛內溫度受冷空氣冷卻和抽風機帶走熱空氣而迅速降溫。為了在降溫過程中使滲碳罐內氣氛保持為還原性，又無法在低溫下滴入滲劑和甲醇，大型不銹鋼鍛件在爐內降溫經常采用通入氮氣起保護作用。
