热处理的基本原理是借助铁碳合金相图（见图3-15），通过钢在加热和冷却时内部组织发生相变的基本规律，使钢材（或零件）获得人们需要的组织和使用性能，从而实现改善钢材性能的目的。热处理的工艺过程通常由加热、保温、冷却3个阶段组成，如图3-16所示。“加热”和“保温”是为“冷却”提供组织准备，“冷却”是借助不同的冷却速度，达到钢材发生不同的相变，从而使钢材获得需要的组织和性能。零件进行热处理的基本过程就是确定科学合理的加热温度、保温时间和冷却介质等参数。

图3-15　铁碳合金相图上各相变点的位置

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图3-16　热处理工艺曲线

金属材料在加热或冷却过程中，发生相变的温度称为相变点（或临界点）。铁碳合金状态图中A1、A3、Acm是平衡条件下的相变点。铁碳合金相图中的相变点是在缓慢加热或缓慢冷却条件下测得的，但是在实际生产过程中，由于加热过程或冷却过程并不是非常缓慢地进行，因此，实际生产中钢铁材料发生相变的温度与铁碳合金相图中所示的理论相变点A1、A3、Acm之间有一定的偏离。实际生产过程中钢铁材料随着加热速度或冷却速度的增加，其相变点的偏离程度将逐渐增大。钢铁材料在实际加热时的相变点可标注为Ac1、Ac3、Accm；钢铁材料在实际冷却时的临界点可标注为Ar1、Ar3、Arcm。

大多数零件的热处理都是将其先加热到临界点以上某一温度区间，使其全部或部分得到均匀的奥氏体组织，但奥氏体一般不是人们最终需要的组织，而是在随后的冷却过程中，采用合理的冷却方法（或冷却速度），使零件发生相变，获得预期需要的组织，如马氏体（M）、贝氏体（B）、索氏体（S）、珠光体（P）、铁素体（F）、渗碳体（Fe3C）等组织。