为了保证金属材料产品工件具备所需的物理性能、工艺性能和化学特性，除有效采用原材料以及各种成型加工工艺外，热处理加工工艺通常是不可缺少的。钢铁是机械工程中运用Z广泛的原材料，钢材显微结构繁杂，能通过热处理给予操纵，因此钢材的热处理是金属材料热处理主要内容。

此外，铝、铜、镁、钛等以及铝合金也都能通过热处理更改其结构力学、化学物理特性，以获得不同类型的性能指标。

热处理一般没有改变工件形状整体上的成分，而是用更改产品工件内部显微结构，或调整工件表面的成分，给予或改进工件性能指标。特点是改进工件本质品质，然而这一般没有人眼所看得到的。

热处理的作用是提升原材料的物理性能、清除剩余应力和提高金属切削性能。依照热处理不同类型的目地，热处理加工工艺可以分为两类：准备热处理和Z终热处理。

1.准备热处理

准备热处理的目的在于改进生产加工特性、清除热应力和为Z终热处理提前准备较好的合金成分。其热处理加工工艺有淬火、淬火、时效性、热处理等。

1）淬火和正火

淬火和正火用以通过热处理的毛胚。含碳超过0.5%的碳素钢和高碳钢，为了降低其强度便于钻削，常选用氮化处理；含碳小于0.5%的碳素钢和高碳钢，为防止其强度太低钻削时粘料，而使用淬火工艺。淬火和正火还能细化晶粒、匀称机构，为日后热处理打下基础。淬火和正火常安排到毛胚生产制造以后、初加工以前开展。

2）调质处理

调质处理主要运用于清除毛胚生产和机械加工制造过程中产生的热应力。

为防止太多运送任务量，对于一般测量精度部件，在深度加工前分配一次调质处理就可以。但精密度要求高的部件（如坐标铣床的壳体等），应合理安排2次或多次调质处理工艺流程。简易部件一般不需开展调质处理。

除铸造件外，对于一些刚度比较差的金属零件（如高精密滚珠丝杠），为清除生产加工过程中产生的热应力，平稳零件加工精密度，经常在初加工、半深度加工中间分配数次调质处理。有一些轴类零件加工，在学校直工艺流程之后也要分配调质处理。

3）热处理

热处理即要在热处理之后进行高温回火解决，它可以获得匀称细致入微的回火索氏体机构，为日后感应淬火和渗氮处理时减小变型打下基础，因而热处理也可以作为准备热处理。

因为热处理后零件的综合性物理性能不错，对于某些强度和耐磨性能要求较低的部件，也可以作为Z终热处理工艺流程。

2.终热处理

终热处理的目的在于提高硬度、耐磨性能和硬度等物理性能。

1）热处理

热处理有感应淬火与整体热处理。在其中感应淬火由于变型、空气氧化及渗碳比较小而运用比较广泛，并且感应淬火还具备外界强度大、耐磨性能好，而内部结构保持良好延展性、抗撞击力高的优势。为提升感应淬火零件的物理性能，需要开展热处理或淬火等热处理做为准备热处理。其一般工艺技术为：开料--煅造--淬火（淬火）--初加工--热处理--半深度加工--感应淬火--深度加工。

2）渗碳淬火

渗碳淬火适用高碳钢和高合金钢，先提升部件表面的含碳，经热处理后使表面得到强的强度，而心部仍保持一定的强度相对较高的韧性和塑性。渗氮分总体渗氮和部分渗氮。部分渗氮过程中对不渗氮一部分应采取防渗漏对策（电镀铜或镀防渗材料）。因为渗碳淬火变型大，且渗氮深层一般在0.5~2mm中间，因此渗氮工艺流程一般安排到半深度加工和精加工相互之间。

其工艺技术一般为：开料-煅造-淬火-粗、半深度加工-渗碳淬火-深度加工。

当部分渗氮零件的不渗氮一部分选用增加容量后，摘除多余渗碳层的工艺路线时，摘除不必要渗碳层的步骤应安排到渗氮后，热处理时进行。

3）渗氮处理

高频淬火是让氮原子渗透到金属表层得到一层含氮化合物的处理方式。高频淬火层能提高部件表层的强度、耐磨性能、疲劳极限和抗蚀性。因为渗氮处理环境温度比较低、变型小、且高频淬火层比较薄（一般不超过0.6~0.7mm），高频淬火工艺流程应尽可能靠后分配，为减少高频淬火后的变型，在切割后一般应进行时效处理的高温回火。