使用數位顯微鏡觀察、量測熱處理後的金屬

何謂熱處理

日本金屬熱處理工業會記述熱處理為「燒紅冷卻」，說明對金屬材料施以加熱及冷卻，在不改變形狀的狀態下提升性質的加工技術。變化的性質是指強度、硬度、柔韌度、耐衝擊性、耐磨損性、耐腐蝕性、耐侵蝕性、切削性、冷加工性等，分類為切割及塑性加工等金屬加工的其中一種。

代表性的熱處理

淬火

此為使鋼變硬變強的熱處理。一般的鋼在加熱至約700°C時，材料會變紅，並且結晶結構及性質開始發生變化。此性質變化稱為「變態」，此變化開始的溫度稱為「變態點」。淬火是指使用超過變態點的溫度將鐵的結晶變化成滲入很多碳的沃斯田鐵，並將碳固溶於鐵的結晶之中，之後再一口氣以水或油冷卻，使之變成稱為麻田散鐵的非常堅硬結晶之熱處理。

退火

此為調整鋼的結晶粒度，使之軟化的熱處理。以變態點+50°C左右的溫度加熱並維持約1小時後，於爐內慢慢冷卻。此熱處理的目的在於加工產品時可以輕易切削。

正常化

此為將結構不均的鋼改善成適合切削加工及沖壓加工狀態的熱處理。以變態點+50°C左右的溫度加熱並以空氣冷卻，細微化結晶粒以提升強韌性。

回火

此為對進行過淬火或正常化的鋼減少硬度、增加柔韌度的熱處理。以500°C左右的溫度進行熱處理再冷卻。藉此可以製造「又硬又韌的鋼」。回火是指藉由從麻田散鐵回到細微肥粒鐵及雪明碳鐵析出的組織，以回復柔韌度（韌性）的熱處理。

淬火、回火的原理

鐵在常溫時，其形狀是原子位於立方體各頂點及中心，稱為「體心立方晶格」。
進行淬火時，鐵的形狀變化原子位於立方體各頂點及面的中心的「面心立方晶格」，碳從而滲入。
藉由急速冷卻，鐵會準備變回「體心立方晶格」的結構。但是，由於已滲入碳，因此會變成歪斜的結構而變硬。

淬火

回火