金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度冷却，通过改变金属材料表面或内部的组织结构来控制其性能的一种工艺。
金属热处理工艺大体可分为整体热处理（退火、正火、淬火和回火）、表面热处理（激光热处理、火焰淬火和感应加热热处理）、局部热处理和化学热处理（渗碳、渗氮、渗金属、复合渗）等。
首先讲退火、正火、淬火、回火。它们是构成热处理的基础，差别首先在加热温度和冷却速度上。退火、正火、淬火一般加热到奥氏体化温度后在冷却，而回火一般加热到A1线以下，并且回火一般是为了配合淬火，不单独使用。冷却速度上，淬火为快速冷却，正火为空冷，回火为空冷、风冷等视情况而定，退火的冷速最慢，一般随炉冷却。调质处理为淬火加高温回火的组合，为了获得比较好的性能。
一、.退火
操作方法:
将钢件加热到Ac3+30~50度或Ac1+30~50度或Ac1以下的温度(可以查阅有关资料)后，一般随炉温缓慢冷却。 目的:1.降低硬度，提高塑性，改善切削加工与压力加工性能;2.细化晶粒，改善力学性能，为下一步工序做准备;3.消除冷、热加工所产生的内应力。
应用要点:
1.适用于合金结构钢、碳素工具钢、合金工具钢、高速钢的锻件、焊接件以及供应状态不合格的原材料;
2.一般在毛坯状态进行退火 。
二、 正火
操作方法:
将钢件加热到Ac3或Accm 以上30~50度，保温后以稍大于退火的冷却速度冷却。
目的:
1.降低硬度，提高塑性，改善切削加工与压力加工性能;
2.细化晶粒，改善力学性能，为下一步工序做准备;
3.消除冷、热加工所产生的内应力。
应用要点:正火通常作为锻件、焊接件以及渗碳零件的预先热处理工序。对于性能要求不高的低碳的和中碳的碳素结构钢及低合金钢件，也可作为最后热处理。对于一般中、高合金钢，空冷可导致完全或局部淬火，因此不能作为最后热处理工序。
三、淬火
操作方法:将钢件加热到相变温度Ac3或Ac1以上，保温一段时间，然后在水、硝盐、油、或空气中快速冷却。 目的:淬火一般是为了得到高硬度的马氏体组织，有时对某些高合金钢(如不锈钢、耐磨钢)淬火时，则是为了得到单一均匀的奥氏体组织，以提高耐磨性和耐蚀性。
应用要点:
1.一般用于含碳量大于百分之零点三的碳钢和合金钢;
2.淬火能充分发挥钢的强度和耐磨性潜力，但同时会造成很大的内应力，降低钢的塑性和冲击韧度，故要进行回火以得到较好的综合力学性能。
四、回火
操作方法:
将淬火后的钢件重新加热到Ac1以下某一温度，经保温后，于空气或油、热水、水中冷却。
目的:
1.降低或消除淬火后的内应力，减少工件的变形和开裂;
2.调整硬度，提高塑性和韧性，获得工作所要求的力学性能;
3.稳定工件尺寸。
应用要点:
1.保持钢在淬火后的高硬度和耐磨性时用低温回火;在保持一定韧度的条件下提高钢的弹性和屈服强度时用中温回火;以保持高的冲击韧度和塑性为主，又有足够的强度时用高温回火;
2.一般钢尽量避免在230~280度、不锈钢在400~450度之间回火，因为这时会产生一次回火脆性。
五、调质
操作方法:淬火后高温回火称调质，即将钢件加热到比淬火时高10~20度的温度，保温后进行淬火，然后在400~720度的温度下进行回火。
目的:
1.改善切削加工性能，提高加工表面光洁程度;
2.减小淬火时的变形和开裂;
3.获得良好的综合力学性能。
应用要点:
1.适用于淬透性较高的合金结构钢、合金工具钢和高速钢;
2. 不仅可以作为各种较为重要结构的最后热处理，而且还可以作为某些紧密零件，如丝杠等的预先热处理，以减小变形。
六、时效
操作方法:将钢件加热到80~200度，保温5~20小时或更长时间，然后随炉取出在空气中冷却。
目的:
1. 稳定钢件淬火后的组织，减小存放或使用期间的变形;
2.减轻淬火以及磨削加工后的内应力，稳定形状和尺寸。
应用要点:
1. 适用于经淬火后的各钢种;
2.常用于要求形状不再发生变化的紧密工件，如紧密丝杠、测量工具、床身机箱等。
七、冷处理
操作方法:
将淬火后的钢件，在低温介质(如干冰、液氮)中冷却到-60~-80度或更低，温度均匀一致后取出均温到室温。
目的:
1.使淬火钢件内的残余奥氏体全部或大部转换为马氏体，从而提高钢件的硬度、强度、耐磨性和疲劳极限;
2. 稳定钢的组织 ，以稳定钢件的形状和尺寸。
应用要点:
1.钢件淬火后应立即进行冷处理，然后再经低温回火，以消除低温冷却时的内应力;
2.冷处理主要适用于合金钢制的紧密刀具、量具和紧密零件。
八、火焰加热表面淬火
操作方法:用氧-乙炔混合气体燃烧的火焰，喷射到钢件表面上，快速加热，当达到淬火温度后立即喷水冷却。
目的:提高钢件表面硬度、耐磨性及疲劳强度，心部仍保持韧性状态。
应用要点:
1.多用于中碳钢制件，一般淬透层深度为2~6mm;
2.适用于单件或小批量生产的大型工件和需要局部淬火的工件。
九、感应加热表面淬火
操作方法:将钢件放入感应器中，使钢件表层产生感应电流，在极短的时间内加热到淬火温度，然后喷水冷却。
目的:提高钢件表面硬度、耐磨性及疲劳强度，心部保持韧性状态。
应用要点:
1.多用于中碳钢和中堂合金结构钢制件;
2. 由于肌肤效应，高频感应淬火淬透层一般为1~2mm，中频淬火一般为3~5mm，高频淬火一般大于10mm。
十、渗碳
操作方法:将钢件放入渗碳介质中，加热至900~950度并保温，使钢件便面获得一定浓度和深度的渗碳层。
目的:提高钢件表面硬度、耐磨性及疲劳强度，心部仍然保持韧性状态。
应用要点:
1.用于含碳量为0.15%~0.25%的低碳钢和低合金钢制件，一般渗碳层深度为0.5~2.5mm;
2.渗碳后必须进行淬火，使表面得到马氏体，才能实现渗碳的目的。
十一、氮化
操作方法:
利用在5..~600度时氨气分解出来的活性氮原子，使钢件表面被氮饱和，形成氮化层。
目的:提高钢件表面的硬度、耐磨性、疲劳强度以及抗蚀能力。
应用要点:多用于含有铝、铬、钼等合金元素的中碳合金结构钢，以及碳钢和铸铁，一般氮化层深度为0.025~0.8mm.
十二、氮碳共渗
操作方法:向钢件表面同时渗碳和渗氮。
目的:提高钢件表面的硬度、耐磨性、疲劳强度以及抗蚀能力。
应用要点:
1.多用于低碳钢、低合金结构钢以及工具钢制件，一般氮化层深0.02~3mm;
2.氮化后还要淬火和低温回火。
