定义：
    金属热处理是将金属组件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度冷却的一种工艺。
1 金属组织
金属：不透明、有光泽、良好的导热和导电性、导电能力随温度的增高而减小，富有延性等特性的物质。
金属内部原子具有规律性排列的固体，即晶体。
合金：由两种或两种以上金属或金属与非金属组成，具有金属特性的物质。
相：合金中成份、结构、性能相同并以界面分开的组成部分。
固溶体：是一个（或几个）组元的原子（化合物）溶入另一个组元的晶格中，而仍保持另一组元的晶格类型的固态金属晶体，固溶体分间隙固溶体和置换固溶体两种。即两种在固态和液态均能相互溶解的元素所形成的单相晶体。
固溶强化：由于溶质原子进入溶剂晶格的间隙或结点，使晶格发生畸变，使固溶体硬度和强度升高，这种现象叫固溶强化现象。
化合物：合金组元间发生化合作用，生成一种具有金属性能的新的晶体固态结构。新形成的化合物具有新的晶体机构，通常具有较高的熔点、较大的硬度，较低的塑性和韧性。
机械混合物：由两种晶体结构混合而成的合金组成物，虽然是两种晶体，却是一种组成成分，具有独立的机械性能。
铁素体：是碳在α-Fe（体心立方结构的铁）中的间隙固溶体，以F 表示。在723℃时，碳的溶解度为0.02％，0℃时仅为0.008％。其强度和硬度都很低，仅比纯铁略高，塑性、韧性较好，适于压力加工。
奥氏体：是碳在γ-Fe（面心立方结构的铁）中的间隙固溶体，以A 表示，在1493℃时的最大溶解度为2.06％，723℃时为0.8％。其强度和硬度较高，塑性、韧性也较好，适于压力加工。
渗碳体：碳和铁形成的稳定化合物（Fe3c），分子式为Fe3C， 其硬度高，塑性和韧性极低，即硬而脆。渗碳体不能单独使用，只能作为强化相存在于铁碳合金中。
珠光体：是铁素体与渗碳体相间排列的片状组织，是机械混合物（F+Fe3c 含碳量0.8%），以P 表示。其强度和硬度较高，又具有一定的塑性和韧性，是一种综合力学性能较好的组织，适于压力加工及切削加工。
莱氏体：是铸铁或高碳高合金钢中由奥氏体（或其转变的产物）与碳化物（包括渗碳体）组成的共晶组织（含碳量4.3%）。高温莱氏体以（Ld）表示，低温莱氏体以（Ld）表示其性能与渗碳体相似，即硬而脆。
2 金属热处理
金属热处理是石油化工设备和管道制造和安装中的重要工艺过程之一，与其它加工工艺相比，热处理一般不改变组件的形状和整体的化学成分，而是通过改变组件内部的显微组织，或改变组件表面的化学成分，赋予或改善组件的使用性能。其特点是改善组件的内在质量，而这一般是肉眼看不到的。
金属热处理工艺大体可分为整体热处理、表面热处理和化学热处理三大类。
3 热处理工艺
热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。这些过程互相衔接，不可间断。加热是热处理的重要工序之一。金属热处理的加热方法很多，最早是采用木炭和煤作为热源，进而应用液体和气体燃料。电的应用使加热易于控制，且无环境污染。利用这些热源可以直接加热，也可以通过熔融的盐或金属，以至浮动粒子进行间接加热。
加热温度
加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一，选择和控制加热温度 ，是保证热处理质量的主要问题。
加热温度随被处理的金属材料和热处理的目的不同而异，但一般都是加热到相变温度以上，以获得高温组织。
另外转变需要一定的时间，因此当金属组件表面达到要求的加热温度时，还须在此温度保持一定时间，使内外温度一致，使显微组织转变完全，这段时间称为保温时间。
采用高能密度加热和表面热处理时，加热速度极快，一般就没有保温时间，而化学热处理的保温时间往往较长。
冷却：
冷却也是热处理工艺过程中不可缺少的步骤。
冷却方法因工艺不同而不同，主要是控制冷却速度。
一般退火的冷却速度最慢，正火的冷却速度较快，淬火的冷却速度更快。
但还因钢种不同而有不同的要求，例如有些钢就可以用正火一样的冷却速度进行淬硬。
退火：是将组件加热到适当温度，根据材料和组件尺寸确定保温时间，然后缓慢冷却，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，或者为进一步淬火作组织准备。
正火：是将组件加热到适宜的温度后在空气中冷却，正火的效果同退火相似，只是得到的组织更细，常用于改善材料的切削性能，也有时用于对一些要求不高的材料作为最终热处理。
淬火：是将组件加热保温后，在水、油或其它无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。淬火后钢件变硬，但同时变脆。盐水淬火的组件，容易得到高的硬度和光洁的表面，不容易产生淬不硬的软点，但却易使组件变形严重，甚至发生开裂。而用油作淬火介质只适用于过冷奥氏体的稳定性比较大的一些合金钢或小尺寸的碳钢组件的淬火。
回火：为了降低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而低于650℃的某一适当温度进行长时间的保温，再进行冷却，这种工艺称为回火。淬火与回火关系密切，常常配合使用，缺一不可。
调质：为了获得一定的强度和韧性，把淬火和高温回火结合起来的工艺，称为调质。
时效处理：某些合金淬火形成过饱和固溶体后，将其置于室温或稍高的适当温度下保持较长时间，以提高合金的硬度、强度或电性磁性等。这样的热处理工艺称为时效处理。
形变热处理：
把压力加工形变与热处理有效而紧密地结合起来进行，使组件获得很好的强度、韧性配合的方法称为形变热处理；
真空热处理：在负压气氛或真空中进行的热处理称为真空热处理，它不仅能使组件不氧化，不脱碳，保持处理后组件表面光洁，提高组件的性能，还可以通入渗剂进行化学热处理。
化学热处理：改变了组件表层的化学成分。化学热处理是将组件放在含碳、氮或其它合金元素的介质(气体、液体、固体)中加热，保温较长时间，从而使组件表层渗入碳、氮、硼和铬等元素。
4 退火的种类
完全退火和等温退火
完全退火又称重结晶退火，一般简称为退火，这种退火主要用于亚共析成分的各种碳钢和合金钢的铸，锻件及热轧型材，有时也用于焊接结构。一般常作为一些不重要组件的最终热处理，或作为某些组件的预先热处理。
球化退火
球化退火主要用于过共析的碳钢及合金工具钢（如制造刃具，量具，模具所用的钢种）。其主要目的在于降低硬度，改善切削加工性，并为以后淬火作好准备。
去应力退火
去应力退火又称低温退火（或高温回火），这种退火主要用来消除铸件，锻件，焊接件，热轧件，冷拉件等的残余应力。如果这些应力不予消除，将会引起钢件在一定时间以后，或在随后的切削加工过程中产生变形或裂纹。
5 钢回火的目的
降低脆性，消除或减少内应力，钢件淬火后存在很大内应力和脆性，如不及时回火往往会使钢件发生变形甚至开裂。
获得组件所要求的机械性能，组件经淬火后硬度高而脆性大，为了满足各种组件的不同性能的要求，可以通过适当回火的配合来调整硬度，减小脆性，得到所需要的韧性，塑性。
稳定组件尺寸。
对于退火难以软化的某些合金钢，在淬火（或正火）后常采用高温回火，使钢中碳化物适当聚集，将硬度降低，以利加工。