改善钢的性能，主要有两种途径：在钢铁的冶炼过程中，加入所需的合金元素；对材料进行热处理。
热处理是指将钢在固态下加热、保温和冷却，以改变钢的组织结构，获得所需要性能的一种工艺。通过钢的热处理，可以充分发挥金属材料的性能，满足其加工和使用要求，延长机器零件的使用寿命，节约金属材料。各种机械零件中，大多数都要经过热处理才投入使用。
为简明表示热处理的基本工艺过程，通常用温度-时间坐标绘出热处理工艺曲线，如图3-1-12所示。
图3-1-12 热处理工艺曲线
常用的热处理分为钢的普通热处理、钢的表面热处理钢两大类。
1.钢的普通热处理
（1）退火
把工件加热到临界点温度Ac1（727℃）以下的某一温度，保温一定时间后随炉降温而缓慢冷却的热处理 方法。
退火的主要目的是用来降低钢的硬度，提高钢的切削加工性，改善钢的机械性能，消除铸、锻件等的内应力，以防止变形和开裂，并均匀组织、细化晶粒，为后续工序做组织准备。
根据钢的成分、原始组织和目的不同，退火又可分为完全退火、等温退火、球化退火和去应力退火。
（2）正火
将钢件加热到Ac3（或Accm）以上30℃～50℃，保温一定时间后，在空气中冷却的热处理工艺。正火的目的主要是用来处理低碳钢、中碳钢零件，细化其组织，减小内应力，提高钢的强度和韧性。
退火和正火都是应用非常广泛的热处理工艺。一般作为预先热处理，安排在铸铁和锻造之后，切削（粗）加工之前，用来消除前一工序所带来的某些缺陷，为随后工序做组织准备。对于要求不高的工件，也可做最终热处理。
正火与退火相比具有以下特点：
①由于冷却速度较退火快，所得组织比退火时要细。
②正火后的零件的强度和硬度比退火时高，且含碳量越高，差别越大。
③低碳钢经正火处理后的强度与硬度，与退火处理的差别不多，但正火处理是在炉外进行，不占用设备，生产效率高，所以低碳钢多采用正火代替退火处理。
④中碳钢的正火可替代调质处理，为高频淬火做准备。
⑤高碳钢可消除网状渗碳体，为球化退火做准备。
（3）淬火
将工件加热到适当的温度（对碳钢一般加热到760℃～820℃），保温后在水中或油中快速冷却的热处理方法。(https://www.xing528.com)
淬火的目的：工件经淬火后可获得高硬度的组织，可提高钢的强度、硬度和耐磨性，但工件淬火后脆性增加，内部产生很大的内应力，使工件变形甚至开裂，所以工件淬火后一般都要及时进行回火处理。
钢的淬硬性：钢在理想条件下进行淬火硬化所能达到的最高硬度的能力。
钢的淬透性：钢在规定条件下淬火时获得淬硬层深度的能力。
（4）回火
回火是淬火后的钢加热到奥氏体转变温度以下某一温度，保温后冷却下来的一种热处理工艺。
淬火后的零件必须马上进行回火处理，目的是减小或消除淬火应力，防止工件变形、开裂及获得所需要的力学性能。在回火过程中，随着组织的变化，钢的性能也相应发生改变。随着加热温度的升高，钢的强度、硬度下降，而塑性、韧性提高。
根据回火温度不同，回火分为高温回火、中温回火和低温回火，如表3-1-11所示。
表3-1-11 回火的分类
淬火后高温回火的热处理工艺称为调质。调质处理可以使钢的性能、材质得到很大程度的调整，其强度、塑性和韧性都较好，具有良好的综合机械性能。
2.钢的表面热处理
表面热处理使零件表面层获得高的耐磨性、抗蚀性、抗疲劳性，而心部保持原来良好的韧性和塑性的热处理方法。根据热处理方式的不同，表面热处理可分为钢的表面淬火和钢的化学热处理。钢的表面热处理如表3-1-12所示。
表3-1-12 钢的表面热处理
使用中应注意：
渗碳淬火后，工件表面硬度高，因此一般在渗碳前进行机械加工；对渗碳件，设计中应注明渗碳淬火及回火硬度、渗碳部位及渗碳组织；对不能渗碳的某些部位，在渗碳前镀铜或涂上其他防渗物质或留有足够的加工余量。
3.常见热处理的应用
一般机械零件的加工工艺路线是：锻造（铸造）→预先热处理（退火或正火）→切削加工→最终热处理→磨削加工。
确定热处理加热温度、保温时间、冷却介质等工艺参数称为热处理工艺。在机械零件或工模具的制造过程中，往往要经过各种冷、热加工，同时在各种加工工序之间还经常要穿插多次热处理工艺。
（1）加工一把形状简单的车刀，要求耐磨（60～62HRC，）材料选用T10钢。其加工工艺为：下料→球化退火→粗加工→淬火+低温回火→精加工。
（2）某机床主轴，要求良好的综合力学性能，轴颈部分要求耐磨（50～58HRC），材料选用45钢。其加工工艺为：下料→退火（或正火）→粗加工→调质处理→中频感应加热表面淬火（轴颈）+低温回火→精加工。
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