何謂鋼鐵的熱處理?
熱處理
熱處理是藉由熱的變化使材料特性改變，包括強化、軟化、韌化或得到其他特殊物理性質。熱的變化主要掌控在加熱的溫度、持溫時間的長短以及冷卻速率的快慢，這些參數都會影響到顯微組織的改變，進而影響材料機械性質。
淬火原理
淬火(Quenching)一詞，在一般鋼鐵熱處理中與硬化相通，除了少數例外（如純鐵、沃斯田體鋼、肥粒體鋼等）幾乎所有鋼鐵皆可淬火硬化。鋼的淬火包含三個要件，（1）在沃斯田鐵區域內加熱，（2）冷卻避開Ar′（吐粒散鐵）變態，（3）產生麻田散鐵或變韌鐵而硬化。這三個條件是相依的，缺一不可。對碳鋼來說根據經驗其淬火加熱溫度對亞共析鋼為Ac3+30~50℃；共析鋼和過共析鋼為Ac1+30~50℃。硬化能是指鋼在受到某種硬化處理（淬火）後，能硬化的深度。硬化能愈大代表鋼在同一淬火條件下，能被硬化的深度愈深，又同一硬化深度時，較不急劇的淬火條件即可達成。影響鋼的硬化能的因素有：（1）以其化學組成的影響最大，而化學組成又會影響TTT曲線，因此S曲線右移的程度即表示對硬化能的影響。（2）沃斯田鐵結晶粒的大小，晶粒愈大者硬化能愈好。
各種淬火方法的定義和目的
(1)淬火(普通淬火)
將鋼加熱至試當溫度(亞共析鋼Ac3點以上，共析鋼及過共析鋼Ac1點以上)，保持是當時間後，使其急冷阻Ar1變態，而得到高硬度的麻田散鐵組織之操作。
其主要目的是要得到麻田散鐵組織，使鋼料硬化。
(2)階段淬火(分段淬火)
鋼之淬火時，將鋼加熱至適當溫度，保持適當時間後，急冷至肥粒鐵與波來鐵之生成溫度之下，且在麻田散鐵生成溫度之上時，自冷卻劑中取出，放適於大氣中冷卻或其他適當冷卻劑中冷卻之操作。
其主要目的是要防止發生變形或龜裂。
(3)熱浴淬火
淬火時，使永保持適當之熱浴為冷卻劑(熔金屬、熔鹽、油等)，至於此熱浴中保持適當時間後取出空冷之操作。
其主要目的也是要防止發生變形或龜裂。
(4)麻淬火
鋼之淬火時，將鋼加熱至適當溫度，保持適當時間後，急冷於保持在麻田散鐵生成溫度稍高溫度之冷卻劑中，並保持至各部溫度均達該溫度後，徐冷之操作。
其主要目的也是要防止發生變形或龜裂，並能獲得適當淬火組織。
回火
經過淬火後的鋼通常為殘留沃斯田鐵及麻田散鐵組織，而殘留沃斯田鐵在室溫下將會緩慢的變態而造成體積變化。然而若幾乎完全是由麻田散鐵的組織所構成的材料其性質非常的硬且脆，以致於單純利用價值不高。因此，在淬火後一般會再施以回火(Tempering)熱處理以改善淬火組織的機械性質。
通常鋼的回火溫度在A1以下的溫度，其溫度範圍可以很大，因此鋼的性質也可以在很大的範圍為內變化。鋼經過回火後，通常可以達到下列目的[13]：（1）提高強韌性，（2）提高耐蝕性和耐熱性，（3）提高延性。
回火後的冷卻速率也是影響機械性質的重要因素，如目的只在於軟化者，宜採取急冷；回火生成二次硬化相者，回火後以緩冷為宜。回火變化主要約可區分四個階段，其對淬火麻田散鐵組織作再熱之動作，將有互相重疊但可區分的回火四階段產生(Fig3)：
(1)第一階段：室溫至250℃，ε碳化物析出(Fe2~2.5C)，部份麻田散鐵失去原本的體心正方結構，也就是分解反應；尤其是在中高碳鋼(0.3~1.5wt%C)中，在室溫下為不穩定狀態，因為碳原子會在正方晶格的麻田散鐵中擴散，由室溫至250℃時不穩定性增加，此時 ε 碳化鐵析出，此時的回火硬化乃 ε碳化物之析出硬化所貢獻。
(2)第二階段：溫度在 200~300℃間，殘留沃斯田鐵分解；殘留沃斯田鐵通常在 230~300℃分解，低於 0.5wt%C 的殘留沃斯田鐵通常低於 2%，在此範圍殘留沃斯田鐵，會分解成變韌肥粒鐵和雪明碳鐵。
(3)第三階段：溫度在 200~350℃間，ε碳化物(Fe2~2.5C)被雪明碳鐵(Fe3C)所取代，麻田散鐵失去原先的體心正方結構；雪明碳鐵首次出現並以魏德曼分佈方式呈現，在回火期間，雪明碳鐵成核位置偏向於 ε碳化物和基地的界面上，也可能在高碳麻田散鐵的雙晶邊界成長或晶界區(麻田散鐵東條間晶界和原始沃斯田鐵晶界)成核，而基地失去其正方結構。
(4)第四階段：溫度在350℃以上，雪明碳鐵粗化與球化，肥粒鐵區產生再結晶現象；在300~400℃期間雪明碳鐵遭遇粗化過程，而溫度增至700℃時球化發生，最終是大量等軸肥粒鐵及粗大球化雪明碳鐵會在晶界上出現，不過在中、高合金鋼中含有鉻、鉬、釩等強碳化物元素，在500~600℃間硬度反而有顯著二次硬化發生，是因為雪明碳鐵固溶於基地，變成微細 MC 或 M2C 型合金碳化物再析出所產生，所以合金元素可遲緩回火軟化，而且需要較高回火溫度以達特定硬度。
