Çelik soğutma ısıl işlemi, çeliğin belirli bir sıcaklıktan kontrollü bir şekilde soğutularak istenen mekanik özelliklere ulaşmasını sağlayan bir işlemdir. Bu işlem, çeliğin iç yapısını (mikro yapısını) değiştirerek sertlik, dayanıklılık ve süneklik gibi özellikleri iyileştirmek için uygulanır.
Çeliğin soğutulma hızı ve yöntemi, malzemenin nihai özelliklerini doğrudan etkiler. Yanlış bir soğutma işlemi, çeliğin gevrekleşmesine veya çatlamasına neden olabilirken, doğru uygulama çeliğin optimum mekanik özelliklere sahip olmasını sağlar.