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當金屬受熱時，工件暴露在空氣中，經常發生氧化脫碳(即鋼零件表面的碳含量降低)，這對熱處理后零件的表面性能有非常不利的影響。因此，金屬通常應在受控氣氛或保護氣氛、熔鹽和真空中加熱，保護性加熱也可通過涂覆或包裝方法進行。

加熱溫度是熱處理工藝的重要工藝參數之一。選擇和控制加熱溫度是保證熱處理質量的主要問題。加熱溫度隨待處理的金屬材料和熱處理目的而變化，但通常加熱到相變溫度以上以獲得高溫結構。

熱處理的功效便是提升 原材料的物理性能、清除內應力和改進金屬材料的鉆削工藝性能。依照熱處理不一樣的目地，熱處理加工工藝可分成兩類：準備熱處理和熱處理。

準備熱處理的目地是改進生產加工特性、清除熱應力和為熱處理提前準備優良的合金成分。其熱處理加工工藝有淬火、淬火、時效性、熱處理等。

淬火和淬火用以歷經熱處理的毛胚。碳含量超過0.5%的碳素鋼和碳素鋼，為減少其強度便于鉆削，常選用退火處理；碳含量小于0.5%的碳素鋼和碳素鋼，為防止其強度過低鉆削時粘刀，而選用淬火工藝。


回火是將淬火后的金屬成材或零件加熱到某一溫度，保溫一定時間后，以一定方式冷卻的熱處理工藝，回火是淬火后緊接著進行的一種操作，通常也是工件進行熱處理的朂后一道工序，因而把淬火和回火的聯合工藝稱為朂終處理。回火之所以具有這些作用，是因為溫度升高時，原子活動能力增強，鋼鐵中的鐵、碳和其他合金元素的原子可以較快地進行擴散，實現原子的重新排列組合，從而使不穩定的不平衡組織逐步轉變為穩定的平衡組織。

中碳結構鋼制作的零件通常在500～600℃進行高溫回火，以獲得適宜的強度與韌性的良好配合。鋼在300℃左右回火時，常使其脆性增大，這種現象稱為回火脆性。一般不應在這個溫度區間回火。某些中碳合金結構鋼在高溫回火后，如果緩慢冷至室溫，也易于變脆。這種現象稱為第二類回火脆性。在鋼中加入鉬，或回火時在油或水中冷卻，都可以防止第二類回火脆性。將第二類回火脆性的鋼重新加熱至原來的回火溫度，便可以消除這種脆性。