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為了降低鋼件的脆性，將淬火后的鋼件在高于室溫而低于650℃的某一適當溫度進行長時間的保溫，再進行冷卻，這種工藝稱為回火。氮化操作方法：利用在5．．～600度時氨氣分解出來的活性氮原子，使鋼件表面被氮飽和，形成氮化層。退火、正火、淬火、回火是整體熱處理中的“四把火”，其中的淬火與回火關系密切，常常配合使用，缺一不可。“四把火”隨著加熱溫度和冷卻方式的不同，又演變出不同的熱處理工藝 。為了獲得一定的強度和韌性，把淬火和高溫回火結合起來的工藝，稱為調質。某些合金淬火形成過飽和固溶體后，將其置于室溫或稍高的適當溫度下保持較長時間，以提高合金的硬度、強度或電性磁性等。這樣的熱處理工藝稱為時效處理。

7． 淬火：將鋼奧氏體化后以適當的冷卻速度冷卻，使工件在橫截面內全部或一定的范圍內發生馬氏體等不穩定組織結構轉變的熱處理工藝

8． 回火：將經過淬火的工件加熱到臨界點AC1以下的適當溫度保持一定時間，隨后用符合要求的方法冷卻，以獲得所需要的組織和性能的熱處理工藝

9． 鋼的碳氮共滲：碳氮共滲是向鋼的表層同時滲入碳和氮的過程。

10． 調質處理quenching

and tempering：一般習慣將淬火加高溫回火相結合的熱處理稱為調質處理。感應加熱表面淬火操作方法：將鋼件放入感應器中，使鋼件表層產生感應電流，在極短的時間內加熱到淬火溫度，然后噴水冷卻。調質處理廣泛應用于各種重要的結構零件，特別是那些在交變負荷下工作的連桿、螺栓、齒輪及軸類等。調質處理后得到回火索氏體組織，它的機械性能均比相同硬度的正火索氏體組織為優。它的硬度取決于高溫回火溫度并與鋼的回火穩定性和工件截面尺寸有關，一般在HB200—350之間。

11． 釬焊：用釬料將兩種工件粘合在一起的熱處理工藝

二十世紀以來，金屬物理的發展和其他新技術的移植應用，使金屬熱處理工藝得到更大發展。淬火裂紋的組織特征是裂紋兩側無脫碳現象，明顯區別與鍛造裂紋和材料裂紋。一個顯著的進展是1901～1925年，在工業生產中應用轉筒爐操作氣體滲碳；30年代出現電位差計，使爐內氣氛的碳勢達到可控，以后又研究出用二氧化碳紅外儀、氧探頭等進一步控制爐內氣氛碳勢的方法；60年代，熱處理技術運用了等離子場的作用，發展了離子滲氮、滲碳工藝 ；激光、電子束技術的應用，又使金屬獲得了新的表面熱處理和化學熱處理方法。