與其它加工工藝相比，熱處理一般不改變工件的形狀和整體的化學成分，而是透過改變工件內部的顯微組織，或改變工件表面的化學成分，賦予或改善工件的使用效能。其特點是改善工件的內在質量，而這一般不是肉眼所能看到的。
熱處理工藝一般包括加熱、保溫、冷卻三個過程，有時只有加熱和冷卻兩個過程。這些過程互相銜接，不可間斷。金屬熱處理工藝大體可分為整體熱處理、表面熱處理、區域性熱處理和化學熱處理等。
一。 表面熱處理
只加熱工件表層，以改變其表層力學效能的金屬熱處理工藝。為了只加熱工件表層而不使過多的熱量傳入工件內部，使用的熱源須具有高的能量密度，即在單位面積的工件上給予較大的熱能，使工件表層或區域性能短時或瞬時達到高溫。表面熱處理的主要方法有火焰淬火和感應加熱熱處理，常用的熱源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感應電流、鐳射和電子束等。
二。 整體熱處理
整體熱處理是對工件整體加熱，然後以適當的速度冷卻，以改變其整體力學效能的金屬熱處理工藝。鋼鐵整體熱處理大致有退火、正火、淬火和回火四種基本工藝。退火、正火、淬火、回火是整體熱處理中的“四把火”，其中的淬火與回火關係密切，常常配合使用，缺一不可。
1。 退火：
是將工件加熱到適當溫度，根據材料和工件尺寸採用不同的保溫時間，然後進行緩慢冷卻，目的是使金屬內部組織達到或接近平衡狀態，獲得良好的工藝效能和使用效能，或者為進一步淬火作組織準備。
2。 正火：
是將工件加熱到適宜的溫度後在空氣中冷卻，正火的效果同退火相似，只是得到的組織更細，常用於改善低碳材料的切削效能，也有時用於對一些要求不高的零件作為最終熱處理。
3。 淬火：
是將工件加熱保溫後，在水、油或其它無機鹽、有機水溶液等淬冷介質中快速冷卻。淬火後鋼件變硬，但同時變脆。
4。 回火：
為了降低鋼件的脆性，將淬火後的鋼件在高於室溫而低於650℃的某一適當溫度進行長時間的保溫，再進行冷卻。
三。 化學熱處理
透過改變工件表層化學成分、組織和效能的金屬熱處理工藝。化學熱處理與表面熱處理不同之處是後者改變了工件表層的化學成分。化學熱處理是將工件放在含碳、氮或其它合金元素的介質（氣體、液體、固體）中加熱，保溫較長時間，從而使工件表層滲入碳、氮、硼和鉻等元素。滲入元素後，有時還要進行其它熱處理工藝如淬火及回火。化學熱處理的主要方法有滲碳、滲氮、滲金屬。
熱處理是機械零件和工模具製造過程中的重要工序之一。它可以控制工件的各種效能 ，如耐磨、耐腐蝕、磁效能等。還可以改善毛坯的組織和應力狀態，以利於進行各種冷、熱加工。例如白口鑄鐵經過長時間退火處理可以獲得可鍛鑄鐵，提高塑性；齒輪採用正確的熱處理工藝，使用壽命可以比不經熱處理的齒輪成倍或幾十倍地提高；另外，價廉的碳鋼透過滲入某些合金元素就具有某些價昂的合金鋼效能，可以代替某些耐熱鋼、不鏽鋼；工模具則幾乎全部需要經過熱處理方可使用。
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