熱處理是指材料在固態(tài)下，通過(guò)加熱、保溫和冷卻的手段，以獲得預(yù)期組織和性能的一種金屬熱加工工藝。在從石器時(shí)代進(jìn)展到銅器時(shí)代和鐵器時(shí)代的過(guò)程中，熱處理的作用逐漸為人們所認(rèn)識(shí)。早在公元前770至前222年，中國(guó)人在生產(chǎn)實(shí)踐中就已發(fā)現(xiàn)，鋼鐵的性能會(huì)因溫度和加壓變形的影響而變化。白口鑄鐵的柔化處理就是制造農(nóng)具的重要工藝。常見(jiàn)的鋼材交貨狀態(tài)有熱軋、控軋、正火、回火、退火、淬火、調(diào)質(zhì)等

淬火：加熱到相變點(diǎn)溫度以上后，急劇冷卻的工藝。提高材料的硬度，但降低韌性。

正火：加熱到相變溫度以上后，正常冷卻（空氣中）。

退火：加熱到相變點(diǎn)溫度以上后，緩慢冷卻。消除淬火影響，消除應(yīng)力，均勻成分。

回火：淬火后，再加熱到某一溫度（低于淬火溫度），保溫，然后冷卻。均勻成分，稍降低硬度，大幅度提高韌性。

一般來(lái)說(shuō)：先要退火、正火；消除原熱處理影響。然后淬火，然后回火。

熱軋【Hot rolling】

熱軋（hot rolling）是相對(duì)于冷軋而言的，冷軋是在再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行的軋制，而熱軋就是在再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行的軋制。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，一塊鋼坯在加熱后經(jīng)過(guò)幾道軋制，再切邊，矯正成為鋼板，這種叫熱軋。能顯著降低能耗，降低成本。熱軋時(shí)金屬塑性高，變形抗力低，大大減少了金屬變形的能量消耗。熱軋能改善金屬及合金的加工工藝性能，即將鑄造狀態(tài)的粗大晶粒破碎，顯著裂紋愈合，減少或消除鑄造缺陷，將鑄態(tài)組織轉(zhuǎn)變?yōu)樽冃谓M織，提高合金的加工性能。

控扎【Controlled】 

即控制軋制。也就是在調(diào)整鋼的化學(xué)成分的基礎(chǔ)上，通過(guò)控制加熱溫度，軋制溫度，變形制度等工藝參數(shù)，控制奧氏體組織的變化規(guī)律和相變產(chǎn)物的組織形態(tài)，達(dá)到細(xì)化組織，提高強(qiáng)度和韌性的目的。

控軋式正火就是控制軋制，控制軋制溫度，壓下量，冷卻速度，以及終軋溫度等措施，使鋼板的性能達(dá)到良好的強(qiáng)韌性配比

正火【Normalized 】

正火，又稱?；?，是將工件加熱至Ac3或Accm以上30~50℃，保溫一段時(shí)間后，從爐中取出在空氣中或噴水、噴霧或吹風(fēng)冷卻的金屬熱處理工藝。正火與退火的不同點(diǎn)是正火冷卻速度比退火冷卻速度稍快，因而正火組織要比退火組織更細(xì)一些，其機(jī)械性能也有所提高。另外，正火爐外冷卻不占用設(shè)備，生產(chǎn)率較高，因此生產(chǎn)中盡可能采用正火來(lái)代替退火。

正火的主要應(yīng)用范圍有：①用于低碳鋼，正火后硬度略高于退火，韌性也較好，可作為切削加工的預(yù)處理。②用于中碳鋼，可代替調(diào)質(zhì)處理作為最后熱處理，也可作為用感應(yīng)加熱方法進(jìn)行表面淬火前的預(yù)備處理。③用于工具鋼、軸承鋼、滲碳鋼等，可以消降或抑制網(wǎng)狀碳化物的形成，從而得到球化退火所需的良好組織。④用于鑄鋼件，可以細(xì)化鑄態(tài)組織，改善切削加工性能。⑤用于大型鍛件，可作為最后熱處理，從而避免淬火時(shí)較大的開(kāi)裂傾向。⑥用于球墨鑄鐵，使硬度、強(qiáng)度、耐磨性得到提高，如用于制造汽車、拖拉機(jī)、柴油機(jī)的曲軸、連桿等重要零件。 ⑦過(guò)共析鋼球化退火前進(jìn)行一次正火，可消除網(wǎng)狀二次滲碳體，以保證球化退火時(shí)滲碳體全部球粒化。

正火軋制【Normalize Rolling】

正火軋制的概念是在一定溫度范圍內(nèi)進(jìn)行最終變形的一種軋制方法。它能使材料的狀態(tài)與補(bǔ)充正火處理的相同，其機(jī)械性能的規(guī)定值也與充正火的一樣。

為了使正火軋制的鋼有與正火處理相同性能的組織，兩種工藝方法的重要冶金學(xué)過(guò)程應(yīng)以類似的方式進(jìn)行。正火處理時(shí)，鋼要加熱到稍高于Ac3轉(zhuǎn)變點(diǎn)的溫度，在此溫度下短時(shí)間停留，然后在靜止空氣中冷卻。所以?shī)W氏體化的鋼是細(xì)晶粒的和未硬化的。為了在正火軋制時(shí)保持相應(yīng)的奧氏體狀態(tài)，已變形的奧氏體需進(jìn)行晶粒細(xì)化再結(jié)晶。為此必須針對(duì)要軋制鋼的再結(jié)晶特性來(lái)確定終軋溫度。正火軋制實(shí)際是通過(guò)更準(zhǔn)確的控溫軋制（含終軋變形量）達(dá)到正火的效果，主要是消除帶狀組織（控軋帶狀很明顯）。

退火【Annealing 】

將工件加熱到預(yù)定溫度，保溫一定的時(shí)間后緩慢冷卻的金屬熱處理工藝。退火的目的在于：①改善或消除鋼鐵在鑄造、鍛壓、軋制和焊接過(guò)程中所造成的各種組織缺陷以及殘余應(yīng)力，防止工件變形、開(kāi)裂。②軟化工件以便進(jìn)行切削加工。③細(xì)化晶粒，改善組織以提高工件的機(jī)械性能。④為最終熱處理（淬火、回火）作好組織準(zhǔn)備。常用的退火工藝有：①完全退火。用以細(xì)化中、低碳鋼經(jīng)鑄造、鍛壓和焊接后出現(xiàn)的力學(xué)性能不佳的粗大過(guò)熱組織。將工件加熱到鐵素體全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的溫度以上30～50℃，保溫一段時(shí)間，然后隨爐緩慢冷卻，在冷卻過(guò)程中奧氏體再次發(fā)生轉(zhuǎn)變，即可使鋼的組織變細(xì)。②球化退火。用以降低工具鋼和軸承鋼鍛壓后的偏高硬度。將工件加熱到鋼開(kāi)始形成奧氏體的溫度以上20～40℃，保溫后緩慢冷卻，在冷卻過(guò)程中珠光體中的片層狀滲碳體變?yōu)榍驙?，從而降低了硬度。③等溫退火。用以降低某些鎳、鉻含量較高的合金結(jié)構(gòu)鋼的高硬度，以進(jìn)行切削加工。一般先以較快速度冷卻到奧氏體最不穩(wěn)定的溫度，保溫適當(dāng)時(shí)間，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橥惺象w或索氏體，硬度即可降低。④再結(jié)晶退火。用以消除金屬線材、薄板在冷拔、冷軋過(guò)程中的硬化現(xiàn)象（硬度升高、塑性下降）。加熱溫度一般為鋼開(kāi)始形成奧氏體的溫度以下50～150℃ ，只有這樣才能消除加工硬化效應(yīng)使金屬軟化。⑤石墨化退火。用以使含有大量滲碳體的鑄鐵變成塑性良好的可鍛鑄鐵。工藝操作是將鑄件加熱到950℃左右 ，保溫一定時(shí)間后適當(dāng)冷卻 ，使?jié)B碳體分解形成團(tuán)絮狀石墨。⑥擴(kuò)散退火。用以使合金鑄件化學(xué)成分均勻化，提高其使用性能。方法是在不發(fā)生熔化的前提下 ，將鑄件加熱到盡可能高的溫度，并長(zhǎng)時(shí)間保溫，待合金中各種元素?cái)U(kuò)散趨于均勻分布后緩冷。⑦去應(yīng)力退火。用以消除鋼鐵鑄件和焊接件的內(nèi)應(yīng)力。對(duì)于鋼鐵制品加熱后開(kāi)始形成奧氏體的溫度以下100～200℃，保溫后在空氣中冷卻，即可消除內(nèi)應(yīng)力。

回火【Tempered 】

又稱配火。金屬熱處理工藝的一種。將經(jīng)過(guò)淬火的工件重新加熱到低于下臨界溫度的適當(dāng)溫度，保溫一段時(shí)間后在空氣或水、油等介質(zhì)中冷卻的金屬熱處理?；?qū)⒋慊鸷蟮暮辖鸸ぜ訜岬竭m當(dāng)溫度，保溫若干時(shí)間，然后緩慢或快速冷卻。一般用以減低或消除淬火鋼件中的內(nèi)應(yīng)力，或降低其硬度和強(qiáng)度，以提高其延性或韌性。根據(jù)不同的要求可采用低溫回火、中溫回火或高溫回火。通常隨著回火溫度的升高，硬度和強(qiáng)度降低，延性或韌性逐漸增高。

鋼鐵工件在淬火后具有以下特點(diǎn)：①得到了馬氏體、貝氏體、殘余奧氏體等不平衡（即不穩(wěn)定）組織。②存在較大內(nèi)應(yīng)力。③力學(xué)性能不能滿足要求。因此，鋼鐵工件淬火后一般都要經(jīng)過(guò)回火。

回火的作用在于：①提高組織穩(wěn)定性，使工件在使用過(guò)程中不再發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，從而使工件幾何尺寸和性能保持穩(wěn)定。②消除內(nèi)應(yīng)力，以便改善工件的使用性能并穩(wěn)定工件幾何尺寸。③調(diào)整鋼鐵的力學(xué)性能以滿足使用要求。

淬火【Quenched】 

淬火(行業(yè)內(nèi)，淬讀"zhàn"音），鋼的淬火是將鋼加熱到臨界溫度Ac3（亞共析鋼）或Ac1（過(guò)共析鋼）以上某一溫度，保溫一段時(shí)間，使之全部或部分奧氏體化，然后以大于臨界冷卻速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等溫）進(jìn)行馬氏體（或貝氏體）轉(zhuǎn)變的熱處理工藝。通常也將鋁合金、銅合金、鈦合金、鋼化玻璃等材料的固溶處理或帶有快速冷卻過(guò)程的熱處理工藝稱為淬火。

淬火的目的是使過(guò)冷奧氏體進(jìn)行馬氏體或貝氏體轉(zhuǎn)變，得到馬氏體或貝氏體組織，然后配合以不同溫度的回火，以大幅提高鋼的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度以及韌性等，從而滿足各種機(jī)械零件和工具的不同使用要求。也可以通過(guò)淬火滿足某些特種鋼材的的鐵磁性、耐蝕性等特殊的物理、化學(xué)性能。

淬火能使鋼強(qiáng)化的根本原因是相變，即奧氏體組織通過(guò)相變而成為馬氏體組織（或貝氏體組織）。

調(diào)質(zhì)【Quenched+Tempered】

一般習(xí)慣將淬火加高溫回火相結(jié)合的熱處理稱為調(diào)質(zhì)處理。調(diào)質(zhì)處理廣泛應(yīng)用于各種重要的結(jié)構(gòu)零件，特別是那些在交變負(fù)荷下工作的連桿、螺栓、齒輪及軸類等。調(diào)質(zhì)處理后得到回火索氏體組織，它的機(jī)械性能均比相同硬度的正火索氏體組織為優(yōu)。它的硬度取決于高溫回火溫度并與鋼的回火穩(wěn)定性和工件截面尺寸有關(guān)，一般在HB200—350之間。

TMCP【控扎-控冷】

控制軋制是在熱軋過(guò)程中通過(guò)對(duì)金屬加熱制度、變形制度和溫度制度的合理控制，使熱塑性變形與固態(tài)相變結(jié)合，以獲得細(xì)小晶粒組織，使鋼材具有優(yōu)異的綜合力學(xué)性能的軋制新工藝。對(duì)低碳鋼、低合金鋼來(lái)說(shuō)，采用控制軋制工藝主要是通過(guò)控制軋制工藝參數(shù)，細(xì)化變形奧氏體晶粒，經(jīng)過(guò)奧氏體向鐵素體和珠光體的相變，形成細(xì)化的鐵素晶粒和較為細(xì)小的珠光體球團(tuán)，從而達(dá)到提高鋼的強(qiáng)度、韌性和焊接性能的目的。

控制冷卻是控制軋制之后鋼材的冷卻速度達(dá)到改善鋼材組織和性能的目的。由于熱軋變形的作用，促使變形奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變溫度的提高，相變后的鐵素體晶粒容易長(zhǎng)大，造成力學(xué)性能降低，為了細(xì)化鐵素體晶粒，減小珠光體片層間距，阻止碳化物在高溫下析出，以提高析出強(qiáng)化效果而采用的控制冷卻工藝。

控制軋制和控制冷卻相結(jié)合能將熱軋鋼材的兩種強(qiáng)化效果相加，進(jìn)一步提高鋼材的強(qiáng)韌性和獲得合理的綜合力學(xué)性能。