熱處理工藝指把鋼材置于某介質(zhì)中對其進行加熱、恒溫以及冷卻，以此讓鋼材內(nèi)部或表面的金相組織得到改變進而來改善鋼材性能的一種工藝。通過對鋼材進行熱處理有利于提高工件的物理性能、化學性能及力學等性能。鋼材熱處理工藝一般含有三個步驟即加熱、保溫、冷卻，這些步驟之間是前后聯(lián)系不能斷開的，但有的時候只有加熱和冷卻兩個步驟。現(xiàn)有的熱處理加土工藝以表面熱處理、整體熱處理及化學熱處理為主。鋼材熱處理加工能使鋼結(jié)構(gòu)件表面的化學成分或金屬結(jié)構(gòu)件內(nèi)部的微觀組織得到改變，而不是通過改變鋼結(jié)構(gòu)件整體的化學成分及形狀來提構(gòu)件使用性能的，熱處理工藝改善的是工件內(nèi)部的質(zhì)量，其特征在于一般情況下肉眼是觀察到的。
熱處理工藝以淬火、退火、回火及正火為主。
1. 淬火
指將鋼件加熱到高于Ac1或Ac3相變溫度，并將鋼件恒溫一段時間，隨后于油、空氣、水或硝鹽中將鋼件進行快速冷卻，進而獲得硬度值較大的馬氏體組織。對于不銹鋼或者耐磨鋼這些高合金鋼而言，淬火有利于得到較為單一且均勻的奧氏體組織，以此來提高這些高合金鋼的耐腐蝕性能和耐磨性能。淬火通常情況下被用在碳含量高于0.3%的合金鋼及碳鋼上。
2. 退火
指將鋼件加熱至低于Ac1、Ac1+30~50℃或者Ac3+30~50℃的溫度后隨爐溫緩慢冷卻，進而來提高鋼件的塑性、細化晶粒改善力學性能、降低硬度、改善切削加工性能以及達到消除冷、熱加工過程中所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力的目的。退火又可以分為完全退火、等溫退火、球化退火、均勻化退火、去應(yīng)力退火。完全退火適用于亞共析鋼，加熱溫度為Ac3以上20~30℃,完全奧氏體化，之后隨爐冷卻。等溫退火是完全退火的改進，是在Ac3以上保溫一段時間后快速冷卻到Ac1以下，保溫之后再快速冷卻，優(yōu)點是比完全退火節(jié)省時間。球化退火用于共析鋼或過共析鋼，加熱溫度為Ac1以上20~30℃,不完全奧氏體化。均勻化退火的目的是為了改善組織的均勻性，一般用于合金鋼的鑄件，加熱溫度為Ac3以上150~200℃,其缺點是容易造成過熱，導(dǎo)致晶粒粗大。去應(yīng)力退火主要適用于有殘余應(yīng)力的工件，加熱溫度為AR1以下100℃左右，不發(fā)生相變。
3. 回火
指將經(jīng)過淬火處理后的鋼件再次加熱至低于Ac1的某個溫度，恒溫一段時間后在空氣、水或者油中冷卻?；鼗鸸に囉欣谌コ蛘邷p弱淬火后的內(nèi)應(yīng)力進而減弱鋼件的開裂及變形；并且能夠穩(wěn)定鋼件的尺寸、增強鋼件的韌性、改善鋼件的綜合力學等性能?；鼗鹩挚煞譃榈蜏鼗鼗?、中溫回火和高溫回火。低溫回火溫度為150~250℃,中溫回火溫度為350~450℃,高溫回火溫度為500~650℃?；鼗饻囟仍礁撸牧嫌捕仍降?，但是韌性越高。
通常，淬火和回火作為最終熱處理方式配合使用。淬火＋低溫回火處理后的材料硬度高，耐磨性好，一般用于制造碳素合金鋼、低碳合金鋼。淬火＋中溫回火后的材料具有高強韌性，用于制造彈簧鋼。淬火＋高溫回火（調(diào)質(zhì)處理）后的材料塑性韌性升高，硬度降低，綜合性能良好，用于傳動零件的制造，如傳動軸、齒輪。
4. 正火
指將鋼件加熱到高于Ac3或Acm以上的某個溫度后保溫一段時間，完全奧氏體化，隨后按照略高于退火的冷卻速度使鋼件進行冷卻。正火有利于使鋼件的切削加工性能得到優(yōu)化、降低鋼件的硬度、提高塑性，細化鋼件晶粒優(yōu)化其力學性能，此外還能去除冷熱加工過程中造成的內(nèi)應(yīng)力。通常狀況下正火為鍛件、焊接件及滲碳零件的預(yù)先熱處理工藝。
除了上述四種主要的熱處理方式之外，對鋼材的熱處理還包括敏化處理、固溶處理和時效處理等方式。
雙相不銹鋼的合金含量較高，其將鐵素體不銹鋼較優(yōu)的耐氯化物應(yīng)力腐蝕破裂能力跟高強度及奧氏體不銹鋼良好的焊接性能跟韌性結(jié)合在一起。正是這些優(yōu)良性能使得雙相不銹鋼在造紙業(yè)、石油中的使用比較普遍。但是在使用過程中如果熱處理工藝不當會導(dǎo)致雙相不銹鋼σ相X相，鉻的氮化物等有害相的析出，這些有害相會減弱雙相不銹鋼的韌性及抗腐蝕能力。為了使雙相不銹鋼得到更為有效的應(yīng)用需要對其在不同熱處理工藝下的組織特征以及耐蝕性能做出有效判斷。
