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金屬熱處理是將金屬工件放在一定的介質中加熱到適宜的溫度，并在此溫度中保持一定時間后，又以不同速度冷卻，通過改變金屬材料表面或內部的組織結構來控制其性能的一種工藝方法。金屬熱處理可以提高金屬材料的力學性能，充分發揮材料的潛力，節約材料、延長零件使用壽命。金屬熱處理也可以消除材料殘余應力，改善金屬的切削加工性能。金屬熱處理在冶金學、機械制造、航空航天、汽車、電子等領域有廣泛的應用。

金屬熱處理的基本工藝因素有加熱溫度、保溫時間和冷卻方式。加熱溫度決定了金屬材料的相變或組織轉變，保溫時間決定了相變或組織轉變的程度，冷卻方式決定了最終得到的組織和性能。根據不同的目的和要求，金屬熱處理可以分為以下幾種類型：

退火：退火是一種金屬熱處理工藝，指的是將金屬緩慢加熱到一定溫度，保持足夠時間，然后以適宜速度冷卻。退火的目的是降低硬度，改善切削加工性；降低殘余應力，穩定尺寸，減少變形與裂紋傾向；細化晶粒，調整組織，消除組織缺陷。退火有多種類型，如完全退火、球化退火、正火退火、應力消除退火等。
正火：正火是將鋼材或鋼件加熱到臨界點AC3或ACM以上的適當溫度保持一定時間后在空氣中冷卻，得到珠光體類組織的熱處理工藝。正火可以提高鋼材或鋼件的韌性和塑性，改善其焊接性能和切削加工性能。
淬火：淬火是將鋼材或鋼件加熱到臨界點以上的適當溫度保持一定時間后迅速冷卻，在過冷奧氏體區域形成馬氏體或貝氏體等硬質組織的熱處理工藝。淬火可以顯著提高鋼材或鋼件的硬度和強度，增強其耐磨性和抗疲勞性。
回火：回火是將淬火后的鋼材或鋼件再次加熱到低于臨界點的適當溫度保持一定時間后冷卻，以消除淬火應力和不穩定組織，獲得所需組織和性能的熱處理工藝。