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將金屬在固態(tài)(tài)范圍內(nèi)通過(guò)(guò)一定方式的加熱、保溫和冷卻處理程序，使金屬的性能和顯微組織獲得改善或改變，這種工藝方法稱(chēng)(chēng)為熱處理。根據(jù)熱處理的目的不同，有不同的熱處理方法，主要可分為下述幾種：

（1）退火（代號(hào)Th）：在退火熱處理爐內(nèi)，將金屬按一定的升溫速度加熱到臨界溫度以上300~500℃左右，其顯微組織將發(fā)(fā)生相變或部分相變，例如鋼被加熱到此溫度時(shí)(shí)，珠光體將轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。然后保溫一段時(shí)(shí)間，再緩慢冷卻（一般為隨爐冷卻）至室溫出爐，這整個(gè)(gè)過(guò)(guò)程稱(chēng)(chēng)為退火處理。退火的目的是清除熱加工時(shí)(shí)產(chǎn)(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，使金屬的顯微組織均勻化（得到近似平衡的組織），改善機(jī)械性能（例如降低硬度，提高塑性、韌性和強(qiáng)度等），改善切削加工性能等等。視退火處理工藝的不同，可分為普通退火、雙重退火、擴(kuò)散退火、等溫退火、球化退火、再結(jié)晶退火、光亮退火、完全退火、不完全退火等多種退火工藝方式。

（2）正火（代號(hào)Z）：在熱處理爐內(nèi)，將金屬按一定的升溫速度加熱到臨界溫度以上200~600℃左右，使顯微組織全部變成均勻的奧氏體（例如鋼在此溫度時(shí)(shí)，鐵素體完全轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，或者二次滲碳體完全溶解于奧氏體），保溫一段時(shí)(shí)間，然后置于空氣中自然冷卻（包括吹風(fēng)(fēng)冷卻和堆放自然冷卻，或者單件在無(wú)(wú)風(fēng)(fēng)空氣中自然冷卻等多種方法），這整個(gè)(gè)過(guò)(guò)程稱(chēng)(chēng)為正火處理。正火是退火的一種特殊形式，由于其冷卻速度比退火快，能得到較細(xì)的晶粒和均勻的組織，使金屬的強(qiáng)度和硬度有所提高，具有較好的綜合機(jī)械性能。

（3）淬火（代號(hào)C）：在熱處理爐內(nèi)，將金屬按一定的升溫速度加熱到臨界溫度以上300~500℃左右，使顯微組織全部轉(zhuǎn)變成均勻的奧氏體，保溫一段時(shí)(shí)間，然后快速冷卻（冷卻介質(zhì)(zhì)包括水、油、鹽水、堿水等等），獲得馬氏體組織，可顯著(zhù)提高金屬的強(qiáng)度、硬度和耐磨性等等。淬火時(shí)(shí)的快速冷卻導(dǎo)致的急劇組織轉(zhuǎn)變會(huì)(huì )產(chǎn)(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，并使脆性增大，因此必須隨后及時(shí)(shí)進(jìn)(jìn)行回火處理或時(shí)(shí)效處理，以獲得高強(qiáng)度與高韌性相配合的性能，一般較少僅僅采用淬火處理的工藝。視淬火處理的對(duì)象和目的不同，淬火處理可分為普通淬火、完全淬火、不完全淬火、等溫淬火、分級(jí)淬火、光亮淬火、高頻淬火等多種淬火工藝方式。

（4）表面淬火：這是淬火處理中的一種特殊方式，它是利用例如火焰加熱法、高頻感應(yīng)加熱法、工頻感應(yīng)加熱法、電接觸加熱法、電解液加熱法等多種加熱方式，使金屬的表面快速加熱到臨界溫度以上，在熱量還未來(lái)(lái)得及傳入金屬內(nèi)部之前就迅速加以冷卻（即淬火處理），這樣可以達(dá)到將金屬表面淬硬到一定深度（形成有一定深度的淬硬層），而金屬內(nèi)部仍保持原組織，滿(mǎn)(mǎn)足外硬內(nèi)韌的使用需要。表面淬火的加熱速度快、溫度高，金屬內(nèi)外溫差大，加上冷卻速度快，因此內(nèi)應(yīng)力很大，容易產(chǎn)(chǎn)生裂紋，這是必須注意的。

（5）回火（代號(hào)H）：將已淬火的金屬重新加熱到臨界溫度以下的某一溫度（視此溫度的不同而有高溫回火、中溫回火和低溫回火之分），保溫一段時(shí)(shí)間，然后在空氣中或油中冷卻，這整個(gè)(gè)過(guò)(guò)程稱(chēng)(chēng)為回火處理?；鼗鹛幚淼哪康氖墻檔痛慊鹛幚硪鸕拇嘈院拖齼?nèi)應(yīng)?，穩(wěn)定金屬零件的幾何尺寸和獲得所需要的機(jī)械性能。

金屬材料淬火后如果不及時(shí)(shí)回火，則往往容易造成工件開(kāi)(kāi)裂（硬度很高然而脆性很大）和變形較大。但是，如果回火溫度選擇不當(dāng)，在某些溫度區(qū)域回火時(shí)(shí)會(huì)(huì )發(fā)(fā)生回火脆性（回火處理后韌性反而下降），這是必須注意的。

在實(shí)(shí)際應(yīng)用中，常把淬火+高溫回火統(tǒng)稱(chēng)(chēng)為調(diào)質(zhì)(zhì)處理（代號(hào)T）。

（6）化學(xué)(xué)熱處理：把金屬放入化學(xué)(xué)介質(zhì)(zhì)中進(jìn)(jìn)行加熱時(shí)(shí)，某些化學(xué)(xué)元素的原子將借助高溫發(fā)(fā)生原子擴(kuò)散，滲入到金屬表面層，改變了金屬表面層的化學(xué)(xué)成分，使金屬表面層具備特定的組織和性能，這種方法稱(chēng)(chēng)為化學(xué)(xué)熱處理?；瘜W(xué)(xué)熱處理的方法主要有：

滲碳-向金屬表面層滲入碳原子，用以提高金屬表面層的含碳量，從而提高金屬表面層的硬度和耐磨性，常用的滲碳介質(zhì)(zhì)是木炭。

滲氮（氮化）-利用氨氣在加熱時(shí)(shí)分解出來(lái)(lái)的活性氮原子滲入金屬表面層，可提高金屬表面層的耐磨性。

碳氮共滲（氰化）-把滲碳與滲氮結(jié)合起來(lái)(lái)，將活性碳原子與氮原子同時(shí)(shí)滲入金屬表面層來(lái)(lái)提高金屬表面層的硬度和耐磨性。

化學(xué)(xué)熱處理的主要目的是提高金屬表面的硬度、耐磨性、耐蝕性、耐熱性以及抗疲勞性等，除了上述常見(jiàn)(jiàn)的三種化學(xué)(xué)熱處理方法外，還有滲硅、滲硼、滲鋁、滲鉻等，以適應(yīng)不同的目的用途。

（7）時(shí)(shí)效：金屬或合金經(jīng)(jīng)過(guò)(guò)淬火處理或加工，特別是經(jīng)(jīng)過(guò)(guò)一定程度的冷、熱加工變形后，其性能會(huì)(huì )隨時(shí)(shí)間而改變，這種現(xiàn)象稱(chēng)(chēng)為時(shí)(shí)效現(xiàn)象，經(jīng)(jīng)過(guò)(guò)時(shí)(shí)效后的金屬或合金其強(qiáng)度和硬度能有所增加，塑性、韌性和內(nèi)應(yīng)力有所降低，顯微組織更加穩(wěn)定。

在熱處理工藝方法中的時(shí)(shí)效處理，是指把金屬或合金有意識(shí)地在室溫或者較高溫度下存放一定時(shí)(shí)間，以達(dá)到改善性能、穩(wěn)定顯微組織目的的工藝過(guò)(guò)程。

將淬火或者淬火+回火后的金屬在時(shí)(shí)效處理爐中加熱到室溫以上（一般為100~200℃左右），保溫一段時(shí)(shí)間，然后取出自然冷卻，這種方法稱(chēng)(chēng)為人工時(shí)(shí)效（若為淬火+人工時(shí)(shí)效，代號(hào)為CS）。如果在淬火后利用室溫或自然環(huán)(huán)境溫度達(dá)到時(shí)(shí)效效果時(shí)(shí)，則稱(chēng)(chēng)為自然時(shí)(shí)效（代號(hào)CZ）。

時(shí)(shí)效處理多用于有色金屬，例如鋁合金、鎂合金、鈦合金等，也有用于鋼，以達(dá)到穩(wěn)定顯微組織和幾何尺寸，增強(qiáng)機(jī)械性能（強(qiáng)化）的效果。

與時(shí)(shí)效處理相類(lèi)(lèi)似的還有：

固溶強(qiáng)化處理：把金屬加熱到適當(dāng)溫度，充分保溫，使金屬中的某些組元溶解到固溶體內(nèi)形成均勻的固溶體，然后急速冷卻，得到過(guò)(guò)飽和固溶體，可以改善金屬的塑性和韌性，然后再作沉淀硬化（強(qiáng)化）處理，提高其強(qiáng)度。

沉淀硬化（強(qiáng)化）處理：把經(jīng)(jīng)過(guò)(guò)固溶處理或者又經(jīng)(jīng)過(guò)(guò)冷加工變形的金屬加熱到一定溫度，保溫一段時(shí)(shí)間，則從飽和固溶體中析出另一相，達(dá)到硬化的目的。

其他還有低溫處理（冷處理）、鹽浴處理等等。