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熱處理工藝一般包括加熱、保溫、冷卻三個過程，其中加熱是為了讓珠光體向奧氏體轉變，保溫是完全奧氏體化，冷卻方法因工藝不同而不同，主要是控制冷卻速度，因冷卻速度不同而分別轉變為珠光體、貝氏體、馬氏體或混合組織。通常淬火時希望得到馬氏體，淬火之后進行回火時根據回火溫度的不同分別得到回火馬氏體（低溫）、托氏體（屈氏體，中溫）、索氏體（高溫）。基本反映了共析鋼在不同溫度下轉變需要的孕育時間和轉變完成時間及其轉變產物。

金屬熱處理工藝大體可分為整體熱處理、表面熱處理和化學熱處理三大類。根據加熱介質、加熱溫度和冷卻方法的不同，每一大類又可區分為若干不同的熱處理工藝。其特點是改善工件的內在質量，而這一般不是肉眼所能看到的。所以，它是機械制造中的特殊工藝過程，也是質量管理的重要環節。在常溫下，金屬的晶粒越細小，強度和硬度越高，塑性韌性也越好。


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后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。滲入元素后，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。