热处理是金属在加热到一定温度时，通过保温、冷却，获得预期组织和性能的一种加工工艺。其基本过程是将工件加热到塑性变形温度，使其达到规定的力学性能、组织形态或表面状态，以获得所需要的质量目标。
因此，工件的热处理必须严格掌握。加热、保温和冷却通常是其三个步骤，但有时也只有加热和冷却两个步骤。退火、正火、淬火、回火是整体热处理中的“四把火”，是非常常用的热处理手段。下面具体介绍一些热处理工艺及常用的设备及要求。
加热淬火又称冷淬火，使其内部或外部产生塑性变形的热处理工艺。它又可分为淬火和回火两种。热处理：分为冷却淬火、回火及保温淬火等。
加热淬火工艺：预热：淬火前，工件通过加热设备或采用预热法或电真空加热器时，使工件内温度达到熔点以上，从而加热到熔点以上温度，然后迅速冷却到常温状态。淬火可使钢表面生成均匀致密和有光泽感并具有一定硬度和韧性的金属晶粒。在冷却过程中，可使塑性变形得到减小和消失，使金属内部或表面形成一层致密且有一定厚度和弹性作用的保护层。其主要作用体现在：减少应力集中并防止变形。
渗碳是通过表面淬火，使工件表面产生一定温度后渗入一种液态碳化物，形成均匀碳化物或微晶组织，获得均匀、细小、高质量的碳化物组织，并具有一定韧性。渗碳技术可以提高钢、铸铁等基体的硬度与耐磨性能，但是当淬透性不高时就会引起塑性变形，从而使工件产生变形与开裂。同时可以提高钢及铸铁在热处理中发生淬硬时其硬度低而韧性好，塑性高而变形能力差等性能，而随着渗碳技术而逐渐提高并最终发展成为一种高强度耐高温和耐蚀性能优异且耐磨性良好应用广泛的工艺技术。
渗碳设备包括真空炉、渗碳槽、回转炉等。通常用碳含量为25%~35%或更高。渗碳时温度要控制在480~500℃-600℃间，并要求渗碳层分布均匀且与钢基体表面接触面积大。渗碳前必须对工件进行清洗和脱脂，以防止渗碳时渗入到工件内部形成碳化物而降低综合强度。渗碳处理方法主要有渗碳、氢渗、淬火及退火等热处理方法。其优点：渗碳处理设备简单、操作方便、淬透性好；渗碳层均匀坚硬、无气孔、铁锈等缺陷；渗碳层厚度不大于1 mm;可进行退火处理；工件表面质量可达到1级以上。可用于碳钢、铸铁、铸钢等各种金属表面进行化学改性处理得到耐蚀性能优良及具有良好综合性能的碳素钢和合金铁素体不锈钢及其合金等。
退火是在高温条件下使工件表面及内部组织由塑性状态转变为非弹性状态的过程。退火的目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态，获得良好的工艺性能和使用性能。退火适用于强度高、塑性好、热加工硬化能力强或表面缺陷多等情况，但淬火后硬度低或表面硬化不均匀，组织为马氏体状态，并且变形温度较高时仍易产生裂纹，故淬火后不退火不能满足组织要求。退火后工件尺寸小且易变形，因此一般用它来加工成各种形状，例如圆角圆柱体、尖角体、刀头等。退火工艺常用的退火工艺有油淬或水淬法等。
四、保温材料保温材料包括聚氨酯保温材料、炭黑及其它无机保温材料。聚氨酯保温材料是一种低导热材料（约为10℃),在常温下无流动性且无腐蚀性，适合于各种环境，是制造保温制品、隔热材料以及制作设备上经常使用的材料。通常其适用于液体保温，高温下也可用于固体态材料。根据保温层薄厚尺寸不同而又可分为内衬保温和外层保温两种类型。
内衬保温材料有聚氨酯、聚四氟乙烯等塑料，或铝箔和石墨等多种金属材料，如塑料或金属陶瓷类。外层保温材料，由于其具有一定的耐热性能与内壁之间形成良好的隔热层，因此能够较好地保护工件，减少了高温对工件产生热变形而产生冷脆现象等。
外层保温材料一般选用有机耐热毡或塑料布等材料制成，可避免或减少由于外界因素引起金属表面开裂或引起零件腐蚀等问题。隔热材料要求具有一定热膨胀系数（一般小于3)或良好保温性能，以保证工件正常冷却时不发生较大内温变化而引起龟裂及开裂及高温变形等现象。保温材料需具有良好性能和使用寿命。如：耐热钢在1250℃以上不脆，保温后无开裂现象。
