钢的热处理：将固态钢材通过适当方式进行加热、保温以及冷却，以此获得所需的组织结构与性能，这是一种工艺。热处理不但能强化钢材，提升机械零件的使用性能，还能改善钢材的工艺性能。其相同点在于：仅仅改变内部的组织结构，而不会改变表面的形状与尺寸。
热处理工艺能大幅提升钢的力学性能，能让零件的强度得以增加，韧性得以提升，使用寿命得以延长，还能提高硬度和耐磨性。正因如此，重要的机器零件和工具都需要进行热处理。热处理还能够改善工件的加工工艺性能，以此提高生产率和加工质量。所以，热处理在机械制造工业中有着极为重要的作用。以下以 45 钢和 40Cr 钢为例。
在生产中，淬火后再进行高温回火这一操作被称作“调质处理”。经过调质处理后，零件会具备良好的综合机械性能。这种处理方式广泛应用于各种重要的结构零件，尤其是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮以及轴类等。然而，其表面硬度相对较低，不具备良好的耐磨性。可以通过调质加上表面淬火的方式来提高零件的表面硬度。
1、45钢——优质中碳结构钢
45 钢在 GB 中被这样称呼，在 JIS 中被称为 S45C钢材工艺性能，在 ASTM 中被称为 1045，在 DIN 中被称为 C45。45 钢属于优质碳素结构用钢，其化学成分方面，含碳（C）的量在 0.42 至 0.50%之间，Si 的含量是 0.17 至 0.37%，Mn 的含量为 0.50 至 0.80%，Cr 的含量小于等于 0.25%。冷热加工性能较为良好，机械性能也比较好，并且价格低廉、来源广泛，正因如此，它的应用十分广泛。其最大的弱点在于淬透性较低，对于截面尺寸较大以及要求比较高的工件，不宜采用该材料。
45钢热处理推荐温度：正火850，淬火840，回火600.
45 钢淬火后在未回火时，硬度要大于 HRC55（最高能达到 HRC62）才算合格。在实际应用中，最高硬度为 HRC55（像高频淬火能达到 HRC58）。
②.45钢不采用渗碳淬火的热处理工艺。
45 钢进行调质处理：45 钢的淬火温度处于 A3+(30 至 50)℃。在实际操作里，通常会选取温度的上限。温度偏高的淬火能让工件的加热速度变快，表面的氧化情况减少，还能提升工作效率。要让工件的奥氏体达到均匀化，就需要有足够长的保温时间。倘若实际装炉的量比较大，那就需要适当把保温时间延长一些。否则的话，有可能会出现因为加热不均匀而导致硬度不足的这种现象。保温时间如果过长，就会出现晶粒粗大的情况，并且氧化脱碳会很严重，这会影响淬火质量。我们觉得，如果装炉量比工艺文件规定的要大，那么加热保温时间就需要延长五分之一。因为 45 钢的淬透性低，所以应该采用冷却速度大的 10%盐水溶液。
工件入水后，应当淬透，但不必冷透。若工件在盐水中冷透，就有使工件开裂的可能，这是因为在工件冷却到 180℃左右时，奥氏体会迅速转变为马氏体，从而导致过大的组织应力。所以，当淬火工件快冷到该温度区域时，就应采取缓冷的办法。因为出水温度难以把握，所以需要凭经验操作，当水中的工件抖动停止时，就可以出水空冷（若能油冷则更好）。另外，工件入水时适宜动而不宜静。要按照工件的几何形状，进行规则运动。静止的冷却介质与静止的工件相结合，会导致硬度不均匀，应力也不均匀，从而使工件变形较大，甚至出现开裂的情况。
45 钢调质件淬火后硬度需达到 HRC56 至 HRC59 。截面大时达到此硬度的可能性较低，但不能低于 HRC48 。若低于 HRC48 ，则表明工件未完全淬火，组织中可能出现索氏体甚至铁素体组织。这种组织即便经过回火，仍会保留在基体中，无法达到调质的目的。45 钢淬火后的高温回火，其加热温度通常在 560℃至 600℃之间，硬度要求为 HRC22 至 HRC34 。调质的目的是获得综合机械性能，所以硬度范围较宽。若图纸有硬度要求，就需按图纸要求调整回火温度，以确保硬度。例如，有些轴类零件要求强度高，其硬度要求就高；而有些齿轮、带键槽的轴类零件，由于调质后还要进行铣、插加工，所以硬度要求就低一些。回火保温时间取决于硬度要求和工件大小。我们认为钢材工艺性能，回火后的硬度由回火温度决定，与回火时间关联不大。然而，必须要回透，通常情况下，一般工件的回火保温时间都在一小时以上。
如果使用 45 钢进行渗碳处理，淬火之后芯部会形成硬脆的马氏体，这样就失去了渗碳处理原本的优点。如今采用渗碳工艺的材料，其含碳量都不是很高，当含碳量达到 0.30％时，芯部强度就已经能够达到很高的水平，但在实际应用中并不常见。而含碳量为 0.35％的情况，从来没有见过实际的例子，仅仅在教科书里有相关介绍。我们可以采用调质＋高频表面淬火的工艺，这种工艺的耐磨性比渗碳工艺略差一些。
2、40Cr钢——合金结构钢
40Cr 属于“合金结构钢”这一类别。40Cr 钢的含碳量处在 0.37%至 0.44%之间，比 45 钢的含碳量略低一些。40Cr 钢中 Si 和 Mn 的含量与 45 钢相当。其含 Cr 的量为 0.80%至 1.10%。在热轧供货的情况下，这 1%的 Cr 通常基本不起作用，此时 40Cr 钢和 45 钢的力学性能大致相当。因为 40Cr 钢的价格比 45 钢贵大约一半，所以从经济性方面考虑，能够使用 45 钢的就不使用 40Cr 钢。
在同样的条件下，40Cr 材料的工件开裂倾向要比 45 钢材料的工件大。为避免工件开裂，40Cr 淬火时大多选用导热性较低的油作为淬火介质，有时也会采用双液淬火法，也就是俗话所说的水淬油冷。而 45 刚淬火时则选用导热性较高的水作为淬火介质。不过，水和油的选择并非绝对，它们与工件的形状有着密切关系。形状简单的 40Cr 零件可以使用水淬，形状复杂的 45 钢零件或许就得使用油淬甚至盐浴。
40Cr 工件进行调质的淬回火操作，各种参数以及工艺卡片都对其有规定。在实际的操作过程中，我们的体会如下：
40Cr 工件淬火后适宜采用油冷。40Cr 钢的淬透性较为良好，通过油冷能够实现淬硬，并且工件的变形和开裂倾向较小。然而，对于小型企业而言，在供油紧张的情况下，对于形状不复杂的工件，可以选择在水中淬火，并且并未发现有开裂的情况，只是操作人员需要凭借经验严格把控入水和出水的温度。
40Cr 工件经过调质处理后硬度依然偏高，那么第二次回火的温度就需要增加 20 到 50℃。倘若不这样做，硬度降低就会比较困难。
40Cr 工件高温回火之后，对于形状复杂的工件在油中进行冷却，而对于简单的工件则在水中冷却，这样做的目的是为了避免第二类回火脆性带来的影响。对于回火快冷后的工件，如果有必要的话，还会再进行消除应力处理。
中碳钢热处理后可达到的最高硬度约为 HRC55（HB538），其 σb 为 600 左右。在中等强度水平的各种用途中，中碳钢得到了广泛应用。除作为建筑材料外，还大量用于制造各种机械零件。只要温度足够且保温时间足够，中碳钢一般都能达到这个硬度值。若要不发生变形，那是不可能的。建议一是有加工余量，然后上磨床加工，二是表面淬火。
