1.氧化
氧化是指工件在含有空气等的氧化性气氛中加热，工件表面产生氧化层物质。氧化层由三氧化二铁（Fe2O3，红棕色）、四氧化三铁（Fe3O4，黑色）、氧化铁（FeO，黄褐色）三种化合物组成。
氧化层的形成速度主要与介质成分、加热温度、保温时间及钢材成分有关。
在600℃以上加热时，随着气氛中含氧量增加，以及加热温度的升高，保温时间的延长，氧化程度增加，氧化层厚度增加。氧化层达到一定厚度就形成氧化皮了。由于氧化皮与基体钢的热膨胀系数不同，在受冷热变化时产生机械式的分离，钢件氧化的结果是：金属的表面粗糙度增加，精度下降，失去金属光泽，导致脱碳，造成热处理淬火硬度降低，容易出现软点，综合力学性能降低，钢材消耗增加。
脱碳是钢铁材料在加热过程中表面的碳与加热介质中脱碳气体（氧、氢气、二氧化碳、水蒸气等）相互作用而烧损的现象。一般情况下，氧化必然导致脱碳，但是脱碳不一定氧化。
当炉温在700～850℃时，在有大量空气存在条件下，最容易脱碳，这是因为此时钢中碳的扩散速度大于表面的氧化速度。
2.脱碳
脱碳会降低钢的淬火硬度和耐磨性，同时，脱碳后任何热处理状态的钢的疲劳强度都降低，因此，受循环载荷的构件、机器零件等，也都应尽量防止脱碳。此外，高碳钢脱碳后，在淬火冷却过程中，会在脱碳层与心部之间的Ms点和马氏体转变的体积膨胀量上引起很大的差异，因而往往成为淬裂的原因。
为防止或减轻钢在加热时脱碳，可以采用以下措施：
1）采用真空加热，能实现完全无脱碳加热。
2）在高纯度氮气或氢气中加热。
3）在可控气氛中加热。
4）采用装箱埋覆加热（pack heating），即将工件同预先经过燃烧除掉油污的铸铁切屑、沥青焦炭等填充剂一起密封在容器中加热。这种方法简便易行，应用广泛。但是它不能获得完全中性气氛的加热，只作为精加工前的热处理。
3.晶粒粗化
存在于转变温度以上的奥氏体，以及作为室温下低碳钢主要组织成分的铁素体，它们的晶粒大小是影响钢的性能的一种重要因素。因此，这些晶粒的显著粗大被看成是组织上的缺陷。
（1）奥氏体晶粒的粗化 淬火、回火后，钢的冲击韧度随奥氏体晶粒粗化而降低，因此必须注意。
加热温度上升，奥氏体晶粒长大。只用Si、Mn脱氧的钢，温度上升则晶粒逐渐长大；而用Al脱氧的普通镇静钢，在奥氏体晶粒长大过程中存在一个特定的温度，在该温度以下为细晶粒，即本质细晶粒钢，超过该温度晶粒则急剧长大。当钢中铝的总质量分数为0.021%时，铬钼渗碳钢的晶粒粗化温度约为900℃，而铝的总质量分数增加到0.055%时，则该温度上升到约1050℃。同时，粗化温度还因钢的热加工、冷加工及热处理等工艺的不同而不同，但影响程度不如化学成分那样大。因此，退火、正火、淬火及渗碳等热处理中，应选用粗化温度高的本质细晶粒钢，不要选用沸腾钢，并避免加热到粗化温度以上。这两点对防止奥氏体晶粒粗化很重要。
（2）铁素体晶粒的粗化 铁素体晶粒的粗化，除使抗拉强度、屈服强度、屈强比降低，使脆性转变温度上升等对力学性能的不利影响外，也是成形加工中产生粗糙表面缺陷的原因。因此，对于室温组织以铁素体为主的低碳钢，铁素体晶粒粗化就是重大缺陷。可以说，极细小的铁素体晶粒对钢的力学性能是有利的，但由于使屈服强度和伸长率增加，对钢的深冲加工性却是有害的。(www.xing528.com)
低碳钢中的铁素体晶粒组织可由两种不同的过程形成：一是由奥氏体转变形成，例如正火或退火的钢材，转变前的奥氏体晶粒度和在奥氏体区域内的冷却速度，对通过奥氏体转变形成的铁素体晶粒度有很大影响；另一个是像冷加工钢材那样，通过再结晶形成的。
为使转变生成的铁素体晶粒细小，首先应保持奥氏体晶粒细小，在此基础上要注意加快奥氏体区域的冷却速度。
4.工件粘接、烧熔
在氧化性气氛中加热的工件，由于发生表面的氧化，工件表面氧化皮之间的原子扩散，会使相互之间粘接。
在真空炉中加热时，由于真空度选择太高，致使工件表面的元素挥发，造成靠近的工件表面粘接在一起。另一个方面，真空热处理时炉子中不要放入易于蒸发的金属，例如Zn、Mg等，它们在真空热处理的温度和压力条件下，将会蒸发，使工件之间粘接起来。
由于高铬钢和高速钢是在较高温度下进行加热淬火的，所以金属元素的蒸发严重，蒸发出来的金属元素会使工件粘接，甚至引起电热元件的绝缘性降低，引起短路。
一般的合金钢在真空炉中热处理粘接现象不是很严重，这是由于加热温度一般较低，没有高速钢的加热温度高。
工件在盐浴炉中加热时，由于容易碰到加热电极，经常会产生烧熔现象。加热时工件应该注意放在炉子的加热区中，尽量不要处于电极之间加热，放在电极之间还会造成盐浴电路短路，形成过热现象。
在真空炉中加热时，工件烧熔的情况经常发生。由于工件表面的洁净度高，真空度高的情况下，容易形成表面增碳，当工件表面的碳含量达到铁碳相图中的E点以后，加热温度在1148℃后，即形成熔化。
5.过热、过烧与欠热
1）过热是加热温度过高或保温时间过长，使奥氏体晶粒显著粗化的现象。过热的钢材淬火处理易变形或开裂，退火处理易形成粗晶粒，高碳钢易形成石墨化，高合金钢易形成网状退火组织，正火处理极易形成魏氏组织。
2）过烧是加热过程中钢材在晶界氧化和开始部分熔化的现象。过烧使产品性能严重恶化，一旦发生过烧就无法挽救。
3）欠热是加热温度偏低，保温时间不足，或者装炉量过大造成的。欠热使退火组织硬度偏高，或球化处理不充分，淬火时形成软点，淬透深度不均匀或偏浅，甚至形成淬火开裂。
6.网状碳化物
对于过共析钢而言，奥氏体化加热温度高于Accm后，其后缓慢冷却会形成珠光体+网状碳化物。严重的网状碳化物对工件的力学性能产生很大的影响。在碳素工具钢中的网状碳化物比较容易消除，对于中碳、高合金钢的热作模具钢就比较难以消除，又由于这类工件的网状碳化物组织形态细小，也不容易引起人们的重视，例如，H13的预备热处理产生的网状碳化物会在淬火、回火后保留下来，严重降低工件的使用寿命。
防止网状碳化物的产生必须严格控制退火、正火中的奥氏体化加热温度。
出现网状碳化物的消除办法：通过正火+回火，或淬火+回火消除。
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