熱處理工藝的特點是不改變金屬零件的外形尺寸，只改變材料內部的組織與零件的性能。所以鋼的熱處理目的是消除材料的組織結構上的某些缺陷，更重要的是改善和提高鋼的性能，充分發(fā)揮鋼的性能潛力，這對提高產品質量和延長使用壽命有重要的意義。

熱處理就是將固態(tài)金屬或合金采用適當的方式進行加熱、保溫和冷卻以獲得所需組織結構的工藝。所以熱處理的過程就是按加熱→保溫→冷卻這三階段進行，這三個階段可用冷卻曲線來表示。不管是那種熱處理，都是分這三個階段，不同的是加熱溫度、保溫時間和冷卻速度不同。鋼的熱處理種類分為整體熱處理和表面熱處理兩大類。常用的整體熱處理有退火，正火、淬火和回火。

1.正火

將鋼件加熱到臨界溫度以上30-50℃,保溫適當時間后，在靜止的空氣中冷卻的熱處理工藝稱為正火。正火的主要目的是細化組織，改善鋼的性能，獲得接近平衡狀態(tài)的組織。正火與退火工藝相比，其主要區(qū)別是正火的冷卻速度稍快，所以正火熱處理的生產周期短。故退火與正火同樣能達到零件性能要求時，盡可能選用正火。

2.淬火

將鋼件加熱到臨界點以上某一溫度（45號鋼淬火溫度為840-860℃,碳素工具鋼的淬火溫度為760～780℃），保持一定的時間，然后以適當速度在水（油）中冷卻以獲得馬氏體或貝氏體組織的熱處理工藝稱為淬火。淬火與退火、正火處理在工藝上的主要區(qū)別是冷卻速度快，目的是為了獲得馬氏體組織。馬氏體組織是鋼經淬火后獲得的不平衡組織，它的硬度高，但塑性、韌性差。馬氏體的硬度隨鋼的含碳量提高而增高。

3.退火

把鋼加熱到一定溫度并在此溫度下保溫，然后緩慢冷卻到室溫．退火有完全退火、球化退火、去應力退火等幾種。

a、將鋼加熱到預定溫度，保溫一段時間，然后隨爐緩慢冷卻稱為完全退火．目的是降低鋼的硬度，消除鋼中不均勻組織和內應力；

b、把鋼加熱到７５０度，保溫一段時間，緩慢冷卻至５００度下，最后在空氣中冷卻叫球化退火．目的是降低鋼的硬度，改善切削性能，主要用于高碳鋼；

c、去應力退火又叫低溫退火，把鋼加熱到５００～６００度，保溫一段時間，隨爐緩冷到３００度以下，再室溫冷卻．退火過程中組織不發(fā)生變化，主要消除金屬的內應力；

4.回火

鋼件淬硬后，再加熱到臨界溫度以下的某一溫度，保溫一定時間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝稱為回火。

淬火后的鋼件一般不能直接使用，必須進行回火后才能使用。因為淬火鋼的硬度高、脆性大，直接使用常發(fā)生脆斷。通過回火可以消除或減少內應力、降低脆性，提高韌性；另一方面可以調整淬火鋼的力學性能，達到鋼的使用性能。根據回火溫度的不同，回火可分為低溫回火、中溫回火和高溫回火三種。

A、低溫回火１５０～２５０．降低內應力，脆性，保持淬火后的高硬度和耐磨性；

B、中溫回火３５０～５００；提高彈性，強度；

C、高溫回火５００～６５０；淬火鋼件在高于500℃的回火稱為高溫回火。淬火鋼件經高溫淬火后，具有良好綜合力學性能（既有一定的強度、硬度，又有一定的塑性、韌性）。所以一般中碳鋼和中碳合金鋼常采用淬火后的高溫回火處理。軸類零件應用最多。

淬火+高溫回火稱為調質處理。

二、 根據工件性能要求的不同，按其回火溫度的不同，可將回火分為以下幾種：

（一）低溫回火（150－250度）

低溫回火所得組織為回火馬氏體。其目的是在保持淬火鋼的高硬度和高耐磨性的前提下，降低其淬火內應力和脆性，以免使用時崩裂或過早損壞。它主要用于各種高碳的切削刃具，量具，冷沖模具，滾動軸承以及滲碳件等，回火后硬度一般為HRC58－64。

（二）中溫回火（350－500度）

中溫回火所得組織為回火屈氏體。其目的是獲得高的屈服強度，彈性極限和較高的韌性。因此，它主要用于各種彈簧和熱作模具的處理，回火后硬度一般為HRC35－50。

（三）高溫回火（500－650度）

高溫回火所得組織為回火索氏體。習慣上將淬火加高溫回火相結合的熱處理稱為調質處理，其目的是獲得強度，硬度和塑性，韌性都較好的綜合機械性能。因此，廣泛用于汽車，拖拉機，機床等的重要結構零件，如連桿，螺栓，齒輪及軸類。回火后硬度一般為HB200－330。

從自來水淬火時工件容易淬裂、硬度不均且畸變大等現象，列出了自來水作為淬火介質的兩大缺點：一是低溫冷卻速度太快，二是冷卻特性對水溫變化太敏感。分析了自來水第二大缺點引起淬火硬度不均和畸變的原因。通過與氣態(tài)介質的對比，指出了液態(tài)淬火介質共同的兩類缺點：一是任何確定的液態(tài)介質，其冷卻速度的可調節(jié)范圍都很有限，以致同一個車間必須配備普通淬火油、中速淬火油和高速淬火油，才能滿足不同工件的需要；二是工件從蒸汽膜階段到沸騰階段期間，冷卻速度突然增大，可能引起較大的淬火變形。提供了克服液態(tài)淬火介質第二類缺點的七類技術方法。

淬火就是：工件加熱奧氏體化后以適當方式冷卻獲得馬氏體或（和）貝氏體組織的熱處理工藝。最常見的有水冷淬火、油冷淬火、空冷淬火等。

回火就是：將淬火后的鋼件在高于室溫而低于650℃的某一適當溫度進行長時間的保溫，再進行冷卻的工藝。

淬火與回火關系密切，常常配合使用，缺一不可。 淬火和高溫回火結合起來的工藝，稱為調質。

低溫回火（150－250度）

低溫回火所得組織為回火馬氏體。其目的是在保持淬火鋼的高硬度和高耐磨性的前提下，降低其淬火內應力和脆性，以免使用時崩裂或過早損壞。它主要用于各種高碳的切削刃具，量具，冷沖模具，滾動軸承以及滲碳件等，回火后硬度一般為HRC58－64。

中溫回火（350－500度）

中溫回火所得組織為回火屈氏體。其目的是獲得高的屈服強度，彈性極限和較高的韌性。因此，它主要用于各種彈簧和熱作模具的處理，回火后硬度一般為HRC35－50。

高溫回火（500－650度）

高溫回火所得組織為回火索氏體。習慣上將淬火加高溫回火相結合的熱處理稱為調質處理，其目的是獲得強度，硬度和塑性，韌性都較好的綜合機械性能。因此，廣泛用于汽車，拖拉機，機床等的重要結構零件，如連桿，螺栓，齒輪及軸類。回火后硬度一般為HB200－330。