热处理加工是指将金属材料（如钢、铸铁、铝合金、钛合金等）在固态下，通过 **“加热、保温、冷却” 的工艺循环 **，改变其内部显微组织，从而实现优化材料性能（如硬度、强度、韧性等）或赋予特殊功能（如耐磨性、耐腐蚀性）的加工方法。
二、热处理的核心原理：固态相变与组织调控
金属材料的性能本质上由其内部显微组织决定，而热处理通过精确控制温度和冷却速率，促使材料发生以下变化：
1.晶体结构转变：例如钢加热到奥氏体化温度时，晶体结构从铁素体 + 珠光体转变为均匀的奥氏体，快速冷却（淬火）后形成高硬度的马氏体。
2.晶粒细化：通过控制加热温度和保温时间，避免晶粒粗大，从而提高材料韧性（如正火工艺）。
3.应力释放与扩散：缓慢冷却（退火）或低温保温（回火）可消除加工或相变产生的内应力，同时促进原子扩散（如化学热处理中碳、氮元素渗入表面）。
三、热处理的主要目的
1.性能优化
1.提高硬度与耐磨性：如刀具淬火后硬度可达 HRC60 以上；
2.改善韧性与抗疲劳性：高速钢刀具经 “淬火 + 高温回火”（调质处理）后，可同时具备高硬度和抗冲击能力。
2.工艺预处理
1.消除毛坯（如铸件、锻件）的内部应力，减少后续加工变形（如退火）；
2.降低材料硬度，改善切削加工性（如低碳钢正火、高碳钢球化退火）。
3.功能赋予
1.表面渗碳、渗氮后，零件表面形成硬化层，适用于齿轮、轴承等耐磨部件；
2.铝合金时效处理后，强度和尺寸稳定性显著提高，适用于航空航天构件。
四、典型案例：以钢的淬火为例说明热处理过程
1.加热阶段：将钢件加热至奥氏体化温度（如中碳钢需加热到 800~850℃），使内部组织转变为均匀的奥氏体。
2.保温阶段：确保温度均匀分布，使奥氏体化充分完成。
3.冷却阶段：快速浸入水或油中冷却，奥氏体迅速转变为马氏体，硬度急剧上升（如 45 钢淬火后硬度可达 HRC50~55），但脆性增加，需后续回火处理消除应力。
五、与其他加工工艺的区别
与机械加工（如车削、铣削）：不改变零件外形，而是通过微观组织调控改变性能；
与表面处理（如电镀、喷涂）：作用深度不同，热处理可影响材料表层乃至整体性能，而表面处理多为涂层覆盖。