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熱處理是把金屬材料在固態範圍內通過一定的加熱，保溫和冷卻以改變其組織和性能的一種工藝。 熱處理分為整體熱處理和表面熱處理。
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，以改變其整體力學性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、回火、真空熱處理和調質處理等基本工藝。
A．退火：將金屬或合金的材料或製件加熱到相變或部分相變溫度，保溫一段時間，然後緩慢冷卻的一種熱處理工藝。
B．正火：將鋼加熱到完全相變以上的某一溫度，保溫一定的時間後，在空氣中冷卻的一種熱處理工藝。
C．淬火：將鋼加熱到相變或部分相變溫度，保溫一段時間後，快速冷卻的一種熱處理工藝。
D．回火：將經過淬火的鋼，重新加熱到一定溫度（相變溫度以下），保溫一段時間，然後進行冷卻的一種熱處理工藝。
E．調質處理：將鋼件淬火，隨之進行高溫回火，這種複合的熱處理工藝稱為調質處理。
F．真空熱處理（又稱為光亮淬火）：真空熱處理是真空技術與熱處理技術相結合的新型熱處理技術。與常規熱處理相比，真空熱處理可實現無氧化、無脫碳、無滲碳，可去掉工件表面的磷屑，並有脫脂除氣等作用，從而達到表面光亮淨化的效果。
表面熱處理
表面熱處理是隻加熱工件表層，以改變其表層力學性能的金屬熱處理工藝。表面熱處理又可以分為兩大類，一類是表面（淬火回火）熱處理，一類是化學熱處理。
A．表面淬火回火熱處理，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，使工件表層或局部能短時或瞬時達到高溫。表面熱處理的主要方法，有激光熱處理、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、激光和電子束等。
B．化學熱處理，是通過改變工件表層化學成分、組織和性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、複合滲等。化學熱處理一般適用於低碳合金鋼等材料。
其他熱處理
其他熱處理還有：時效處理（分為自然時效和人工時效），形變熱處理等等。
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