热处理是将钢在固态下加热、保温和冷却，改变其整体或表面组织，从而获得所需性能的工艺过程。
任何热处理工艺过程都包括加热、保温和冷却三个阶段，实际生产中常用“温度—时间”关系曲线来表示。
热处理不仅可以提高钢的使用性能，充分发挥材料的性能潜能，延长零件的使用寿命，还可以改善钢的工艺性能，提高工件的加工质量，减小刀具磨损，在机械制造中应用广泛。
1.钢的退火和正火
将工件加热到一定温度，并在此温度下进行保温一定时间，然后缓慢冷却，这种热处理过程称退火。退火消除了不希望有的应力和组织硬化。
（1）消除应力退火 退火温度为550～600℃，作用是消除冷、热加工产生的应力。
（2）软化退火 在680～720℃下进行，作用是使钢的硬度降低、便于加工。
（3）正火 在铁碳平衡图GSK线以上，根据含碳量不同，加热温度在750～100℃以上，作用是消除晶粒粗大，获得均匀细晶粒组织。
2.表面硬化
在保持工件心部韧性情况下，在一定厚度范围内增加表面层的硬度，这种热处理称为表面硬化。
齿轮、活塞、曲轴等零件必须具有足够的韧性、表面耐磨性，这些零件必须经过表面硬化处理。
工件加热时只有其边缘区域达到淬火温度，随后大多数采用喷水法冷却。
“温度—时间”关系曲线
“温度—时间”关系曲线
碳钢最重要热处理的温度范围
碳钢最重要热处理的温度范围
轴外圆的火焰淬火
轴外圆的火焰淬火
感应淬火
（1）火焰淬火 大型零件以及轴颈类零件淬火时采用。用气体火焰加热工件表面。淬硬层厚度与火焰温度和加热时间有关，一般小于1mm。
（2）感应淬火 电磁线圈产生交变磁场，在磁场作用下，工件中产生涡流。电流使待淬火的表面层温度迅速升高。这种方法用于经调质处理的工件。
（3）渗碳 碳钢置于渗碳介质中进行增碳，随后淬火。渗碳钢中碳的质量分数为0.1%～0.25%，分低淬透性渗碳钢、中淬透性渗碳钢和高淬透性渗碳钢。渗碳在860～960℃下进行，渗碳介质有固体（木炭、炭粉）、液体和气体。经长时间渗碳处理，渗碳层厚度达0.01～1mm。随后进行淬火，渗碳区的硬度提高。(www.xing528.com)
（4）渗氮 把工件置于电炉中（550℃），喷进含氮气体（氨NH3）。表面硬化过程直接靠氮的渗透完成，而无须进行后续热处理工序。由于材料表面层形成很硬而又耐磨的氮化物而达到表面硬化。含铝、铬和钡的合金钢比较适合渗氮处理。
渗氮钢的特点是硬度高、耐磨性好，500℃下具有热稳定性，抗腐蚀性能改善。渗氮可在加工后进行。
3.钢的调质处理
先淬火后回火（多半是450～750℃高温回火），以确保一定的抗拉强度，并提高韧性，这种热处理称为调质。
调质是一种综合热处理技术，虽然硬度下降，但韧性、抗拉强度提高了，组织也均匀。
调质钢主要用于要求高的机器零件。
4.钢的回火
钢件淬火后，虽然具有高的硬度和较好的耐磨性，但脆性较大，韧性很低，还存在较大的淬火应力。为了消除不利因素，须及时进行回火处理，回火后可减小或消除淬火内应力，防止工件变形或开裂，获得工艺要求的力学性能；稳定工件尺寸，保证精度；改善和提高加工性能。
感应淬火
（1）火焰淬火 大型零件以及轴颈类零件淬火时采用。用气体火焰加热工件表面。淬硬层厚度与火焰温度和加热时间有关，一般小于1mm。
（2）感应淬火 电磁线圈产生交变磁场，在磁场作用下，工件中产生涡流。电流使待淬火的表面层温度迅速升高。这种方法用于经调质处理的工件。
（3）渗碳 碳钢置于渗碳介质中进行增碳，随后淬火。渗碳钢中碳的质量分数为0.1%～0.25%，分低淬透性渗碳钢、中淬透性渗碳钢和高淬透性渗碳钢。渗碳在860～960℃下进行，渗碳介质有固体（木炭、炭粉）、液体和气体。经长时间渗碳处理，渗碳层厚度达0.01～1mm。随后进行淬火，渗碳区的硬度提高。
（4）渗氮 把工件置于电炉中（550℃），喷进含氮气体（氨NH3）。表面硬化过程直接靠氮的渗透完成，而无须进行后续热处理工序。由于材料表面层形成很硬而又耐磨的氮化物而达到表面硬化。含铝、铬和钡的合金钢比较适合渗氮处理。
渗氮钢的特点是硬度高、耐磨性好，500℃下具有热稳定性，抗腐蚀性能改善。渗氮可在加工后进行。
3.钢的调质处理
先淬火后回火（多半是450～750℃高温回火），以确保一定的抗拉强度，并提高韧性，这种热处理称为调质。
调质是一种综合热处理技术，虽然硬度下降，但韧性、抗拉强度提高了，组织也均匀。
调质钢主要用于要求高的机器零件。
4.钢的回火
钢件淬火后，虽然具有高的硬度和较好的耐磨性，但脆性较大，韧性很低，还存在较大的淬火应力。为了消除不利因素，须及时进行回火处理，回火后可减小或消除淬火内应力，防止工件变形或开裂，获得工艺要求的力学性能；稳定工件尺寸，保证精度；改善和提高加工性能。
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