淬火工艺主要用于钢件的加工。在加热到临界温度以上时，常用的钢原来的在室温下的组织就会全部或大部转变为奥氏体。之后，再将加热过的钢浸入水或油中使其快速冷却，奥氏体就会转变成马氏体。与钢中其他组织相比，马氏体硬度最高。钢淬火的目的就是为了使它的组织全部或大部转变为马氏体，以提高钢的硬度，然后在适当温度下回火，使工件获得人们需要的预期性能。淬火时的快速冷却会使工件内部产生内应力，当其大到一定程度时工件便会发生扭曲变形甚至开裂。为了这个目的，就必须选择合适的冷却方法。根据冷却方法的不同，淬火工艺分为单液淬火、双介质淬火、马氏体分级淬火和贝氏体等温淬火四种类型。
目前，淬火工艺广泛应用于现代机械制造工业。机械中的重要零件，尤其在汽车、飞机、火箭中应用的钢件，差不多都经过了淬火处理。为满足各种零件干差万别的技术要求，经过多年的研究和实践，淬火工艺也不断地发展着，现在，该工艺已经发展成多种。如，按受处理的部位，有整体淬火、局部淬火和表面淬火；按加热时相变是否完全，有完全淬火和不完全淬火(对于亚共析钢，该法又称亚临界淬火)；按冷却时相变的内容，有分级淬火、等温淬火和欠速淬火等。
我们知道，淬火工艺过程由加热、保温、冷却三个阶段组成。下面，就以钢的淬火为例，介绍淬火工艺过程。
首先，是加热过程。在加热过程中，要根据钢的相变临界点控制加热的温度。原来的钢通过加热时要形成细小、均匀奥氏体晶粒，淬火后获得细小马氏体组织。其实，在实际生产中，加热温度的选择因具体情况不同而不同。
其次，是保温过程。保温过程因加热方式、零件尺寸、钢的成分、装炉量和设备功率等因素的不同而不同。对整个淬火过程来说，保温是为了让钢件内部温度更均匀趋于一致的一个工序。对不同种类的淬火来说，保温时间的长短最终取决于在要求淬火的区域获得良好的淬火加热组织。
事实上，加热与保温都是关系到淬火质量的重要环节，因为奥氏体化获得的组织状态直接影响淬火后的性能。
最后，是冷却阶段。冷却阶段不仅能使零件获得合理的组织、达到所预期需要的性能，而且在保持零件的尺寸和形状精度方面还起着关键的作用。因此，可以说冷却是整个淬火过程的关键环节。
在冷却过程中，为了让钢中高温相-奥氏体在冷却过程中转变成低温亚稳相-马氏体，就必须让冷却速度大于钢的临界冷却速度。
此外，钢工件在冷却过程中，其表面冷却的速度和内部的冷却速度并非是同步的。如果这两种速度的差别有足够大的话，就有可能出现大于临界冷却速度的表面部分转变成马氏体，而内部由于冷却速度小于临界冷却速度，不能转变成马氏体的现象。因此，要保证表面层都转变为马氏体就必须选用冷却能力足够强的淬火介质。这样一来，就可以保证工件的心部有足够高的冷却速度了。还有一个问题就是，如果冷却速度过快，工件的内部就会因热胀冷缩不均匀产生内应力，导致工件变形或开裂。由于以上两种相互矛盾的因素的影响，在淬火过程中，冷却介质和冷却方式的选用显得尤为重要。
淬火的方式很多，根据冷却方式的不同可以分为单液淬火、双液淬火、分级淬火和等温淬火等种类。
单液淬火就是将工件加热后使用单一介质冷却的一种淬火方式。
这种淬火方式最常使用的介质是水和油。一般来说工件不能在介质中冷至室温，这是为了防止工件变形和开裂。通常，在工件冷却至200℃～300℃出水或油即可，接下来在空气中冷却。单液淬火的优点就是操作方便，简单易行，因而该工艺广泛应用于形状简单的工件的制作。有时候，在将工件加热后，也有先将其放在空气中待一段时间，然后再淬入淬火介质中冷却。这样做可以减少淬冷过程中工件内部的温差，从而降低工件变形与开裂的倾向。这种方法叫预冷淬火。
双液淬火就是在工件加热后，先淬入水或其他冷却能力强的介质中冷却至400℃左右，迅速转入油或其他冷却能力较弱的介质中冷却的一种淬火方式。其中，“水淬油冷”法的应用相当普遍。“水淬油冷”也就是先淬入冷却能力强的介质-水，工件快速冷却可避免钢中奥氏体分解。再在低温段转入冷却能力较弱的介质-油，这样一来，就可有效减少工件的内应力，工件变形和开裂倾向也就大大降低了。“水淬油冷”工艺的关键是把握好工件在水中停留的时间。
分级淬火也就是在工件加热后，淬入温度处于马氏体点附近的介质(可用熔融硝盐、碱或热油)中，停留一段时间，然后取出空冷的一种方式。
等温淬火是一种将工件加热后，淬入温度处于该钢种下贝氏体转变范围的介质中，保温使之完成下贝氏体转变，然后取出空冷的方式。等温淬火工艺广泛的应用于要求变形小、形状复杂，尤其同时还要求较高强韧性的零件制作工程中。
铁碳合金随着碳含量的增加，钢中体缺陷量逐渐增加，使得钢的强度、硬度，纯金属点缺陷只能靠压力加工破碎晶粒形成较多的线缺陷位错-线缺陷及结晶界-面缺陷，以提高强度和硬度。
（2）退火
退火是将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜速度冷却(通常是缓慢冷却，有时是控制冷却)的一种金属热处理工艺。
退火的目的在于经过对铸造、锻轧、焊接或切削加工的材料或工件进行软化，从而改善材料或工件的塑性和韧性，达到人们所需要的预期的物理性能。退火工艺因目的千差万别，常见的退火方法有重结晶退火、球化退火、均匀化退火、去除应力退火、再结晶退火，等温退火、稳定化退火、磁场退火等。
重结晶退火，又叫完全退火，是一种常用的退火方式。目前，这种退火方式主要用来加工平衡加热和冷却时有固态相变(重结晶)发生的合金。它的退火温度为该合金各种金属的相变温度区间以上或以内的某一温度。合金的加热和冷却过程都比较缓慢。而且，在加热和冷却过程中，合金各发生一次相变重结晶，所以，这种退火方式被叫做重结晶退火，通常简称退火。重结晶退火在钢加工过程中应用相当普遍。此外，重结晶退火也用于非铁合金，如钛合金的加热和冷却。
等温退火是一种普遍应用在钢和某些非铁合金如钛合金的一种控制冷却的退火方式。对钢进行等温退火的目的基本上与重结晶退火基本相同。不过，等温退火工艺操作起来比较复杂，所需的设备也比重结晶退火复杂。所以，等温退火通常主要在过冷奥氏体在珠光体型相变温度区间转变相当缓慢的合金钢的过程中使用。如果采用重结晶退火方法，上述过程往往需要数十小时，但要是采用等温退火就可以使生产周期大大缩短。而且，通过等温退火加工，整个工件组织和性能更为均匀。此外，等温退火在钢的不同加工阶段均可以采用，经济实用。
均匀化退火又叫做扩散退火。是一种主要应用在钢及非铁合金（如锡青铜、硅青铜、白铜、镁合金等）的铸锭或铸件的退火方法。均匀化退火就是将铸锭或铸件加热到各该合金的固相线温度以下的某一较高温度，然后通过长时间保温，让工件在持续保温的环境中缓慢冷却下来。均匀化退火的原理就是让合金中的元素发生固态扩散，来减轻化学成分的不均匀性，其实，这一过程主要是为了减轻晶粒尺度内的化学成分的不均匀性。均匀化退火所需的温度是非常高的，这是因为在这一过程中要加快合金元素扩散，以最大程度地缩短保温时间。
还有一种退火方式叫球化退火。不过，它的应用范围比较窄，是只应用于钢的一种退火方法。球化退火的目的在于用以降低工具钢和轴承钢锻压后的偏高硬度。将工件加热到钢开始形成奥氏体的温度以上20℃～40℃，保温后缓慢冷却，在冷却过程中珠光体中的片层状渗碳体变为球状，从而降低了硬度。经过球化退火的钢硬度低、被切削性好、冷形变能力大。
此外，还有石墨化退火、去应力退火等退火方式。石墨化退火操作步骤就是将铸件加热到950℃左右，保温一定时间后适当冷却，使渗碳体分解形成团絮状石墨。该方法主要用来使含有大量渗碳体的铸铁变成塑性良好的可锻铸铁。去应力退火是指将钢铁制品加热后开始形成奥氏体的温度以下100℃～200℃，保温后在空气中冷却，即可消除内应力的一种退火方法。这种方法主要用来消除钢铁铸件和焊接件的内应力。
（3）渗碳
渗碳也就是让碳原子渗入到钢表面层的过程。为了使工件的表面层具有更高的硬度和耐磨性，将低碳钢的工件具有高碳钢的表面层，再经过淬火和低温回火，这样，既增加了工件表面层的硬度和耐磨性，又不影响中心部分低碳钢的韧性和塑性。渗碳主要应用于低碳钢或低碳合金钢(含碳量小于0.25％)工件的加工。经过渗碳，钢件表面的化学成分可接近高碳钢。为了使表面硬度、耐磨性和疲劳强度更高，工件在经过渗碳后还要经过淬火。这样钢件表面的特性满足了人们的需要，而且心部有低碳钢经淬火后的强韧性仍然能保持，可以承受冲击载荷。渗碳工艺目前在飞机﹑汽车和拖拉机等的机械零件制作中得到了广泛的应用。如齿轮﹑轴﹑凸轮轴等零件的制作中就离不开渗碳工艺。
说起渗碳工艺的历史，在中国可以追溯到2000年以前。中国最早是用固体渗碳介质渗碳。直到20世纪，液体和气体渗碳才在渗碳工艺中出现并得到推广。20世纪20年代，美国开始使用转筒炉进行气体渗碳。到了30年代，工业上开始使用连续式气体渗碳炉。70年代，渗碳工艺得到了进一步发展，真空渗碳和离子渗碳出现了。
现在航空航天、轮船等行业都在利用这一技术。
渗碳工艺和其他化学热处理一样，也包括分解、吸附和扩散三个步骤。其中，分解是指渗碳介质分解产生活性碳原子。吸附是指活性碳原子被钢件表面吸收后即溶到表层奥氏体中，使奥氏体中含碳量增加。扩散是指表面含碳量增加便与心部含碳量出现浓度差﹐表面的碳遂向内部扩散。碳在钢中的扩散速度主要取决于温度﹐同时与工件中被渗元素内外浓度差和钢中合金元素含量有关。
根据含碳介质的不同，通常人们把渗碳工艺分为固体渗碳﹑液体渗碳﹑气体渗碳和碳氮共渗几种类型。
固体渗碳就是把零件埋在装满固体渗碳剂的容器中加热，在高温下通过碳与催渗剂的化学反应分解出活性碳原子，渗入零件表面。
固体渗碳的优点在于在各种加热炉中都可以进行，而且简单易行。
缺点在于质量不易控制，周期长，劳动条件差。
3.广泛应用的工业产品
（1）轴承
轴承是机械中常见的固定机件之一。它是一种当其他机件在轴上彼此产生相对运动时，用来保持轴的中心位置及控制该运动的机件。
①轴承发展史
关于轴承，在中国古籍中早有记载。1279年，郭守敬创造了天文简仪，已使用了滚子轴承的原理。真正的轴承产生于18世纪。1772年，英国的C.瓦洛设计制造球轴承，最初的轴承是应用在邮车上的。轴承的专利权在1794年被英国的沃思获取。
到了19世纪中叶，随着轴承材料、润滑剂和机械制造工艺的发展，欧洲出现了比较完善的滑动轴承。20世纪60年代后期，随着弹性流体动压润滑理论的成熟，在这一理论指导下设计成功的滚动轴承寿命大大延长了。
②轴承的分类
我们知道，轴承的种类很多，而且轴承的分类方法也很多。根据不同的标准可以分成不同种类。通常，人们根据它承受的载荷方向对其划分为径向轴承、止推轴承和径向止推轴承三类。
径向轴承，又叫向心轴承，这种轴承承受径向载荷。止推轴承，又叫推力轴承，这种轴承承受轴向载荷。径向止推轴承，也叫向心推力轴承，这种轴承同时承受径向载荷和轴向载荷。
如果依照轴承工作的摩擦性质进行分类，轴承又可以分为滑动摩擦轴承（简称滑动轴承）和滚动摩擦轴承（简称滚动轴承）两大类。