热处理是炼钢过程中不可缺少的一环，通过加热、保温、冷却钢材，来使钢材获得预期性能。
炼钢中，常使用的热处理方法一共有四种，分别是——退火、正火、淬火、回火。
退火
退火是指的是将钢材加热到一定温度，保持足够时间，然后再以适宜速度冷却（缓慢降温）。
目的有4种：
- 降低硬度，改善切削加工性；
- 消除残余应力，稳定尺寸，减少变形与裂纹倾向；
- 细化晶粒，调整组织，消除组织缺陷；
- 匀材料组织和成分，改善材料性能或为以后热处理做组织准备。
退火方法一共有五种：
完全退火：完全退火普遍用于钢的制造，其工艺是：将铸锭缓慢加热到Ac3（亚共析钢）或Ac1（共析钢或过共析钢）以上30～50℃，保持适当时间，然后缓慢冷却下来。完全退火又称重结晶退火。
等温式退火：其工艺是将铸锭缓慢加热到Ac3以上，保持适当时间后，使其迅速移入温度在A1以下不多的另一炉内，再次保持温度一段时间后，继续降温。
均匀化退火：又称扩散退火，其工艺是将铸锭加热到各该合金的固相线温度以下的某一较高温度，长时间保温，然后缓慢冷却下来。均匀化退火的高温度是为了加快合金元素扩散，使合金获得预期性能。
球化退火：只应用于钢的一种退火方法。将钢加热到稍低于或稍高于Ac1的温度或者使温度在A1上下周期变化，然后缓冷下来。目的在于使珠光体内的片状渗碳体以及先共析渗碳体都变为球粒状，均匀分布于铁素体基体中
去应力式退火：去应力退火是将工件加热到Ac1以下的适当温度（非合金钢在500~600℃），保温后随炉冷却的热处理工艺称为去应力退火
正火
正火是—种改善钢材韧性的热处理。将钢构件加热到Ac3温度以上30〜50℃后，保温一段时间出炉冷却，主要特点是冷却速度快于退火而低于淬火，节省热值和时间。
正火的目的是使钢厂能更快的得到产品，所以退火与正火同样能达到零件性能要求时，钢厂会尽可能选用正火。
淬火
钢的淬火是将钢加热到临界温度Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等温）进行马氏体（或贝氏体）转变的热处理工艺。
简单来说，淬火在加热保温阶段和退火和正火无太大差别，但在冷却时间上短于退火和正火。
淬火的种类有很多，常见的有：
单介质淬火
铸件在一种介质中冷却，如水淬、油淬。优点是操作简单，易于实现机械化，应用广泛。缺点是在水中淬火应力大，工件容易变形开裂；在油中淬火，冷却速度小，淬透直径小，大型工件不易淬透。
双介质淬火
工件先在较强冷却能力介质中冷却到300℃左右，再在一种冷却能力较弱的介质中冷却，如：先水淬后油淬，可有效减少马氏体转变的内应力，减小工件变形开裂的倾向，可用于形状复杂、截面不均匀的工件淬火。
分级淬火
工件在低温盐浴或碱浴炉中淬火，盐浴或碱浴的温度在Ms点附近，工件在这一温度停留2min～5min，然后取出空冷，这种冷却方式叫分级淬火。
分级淬火的优点在于能使铸件内外降温速度均匀，使铸件向马氏体进行转变的时候，减少铸件形变程度，所以应用很广泛。
回火
将经过淬火的工件重新加热到低于下临界温度Ac1（加热时珠光体向奥氏体转变的开始温度）的适当温度，保温一段时间后在空气或水、油等介质中冷却的金属热处理工艺。或将淬火后的合金工件加热到适当温度，保温若干时间，然后缓慢或快速冷却。一般用于减小或消除淬火钢件中的内应力，或者降低其硬度和强度，以提高其延性或韧性。
低温回火
工件在150~250℃进行的回火。目的是保持淬火工件高的硬度和耐磨性，降低淬火残留应力和脆性
中温回火
工件在350～500 ℃之间进行的回火。目的是得到较高的弹性和屈服点，适当的韧性。回火后得到回火屈氏体，指马氏体回火时形成的铁素体基体内分布着极其细小球状碳化物（或渗碳体）的复相组织。
高温回火
工件在500~650℃以上进行的回火。目的是得到强度、塑性和韧性都较好的综合力学性能。
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