热处理是指材料在固态下，滚针外套热处理，通过加热、保温和冷却的手段，以获得预期组织和性能的一种金属热加工工艺。在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中，热处理的作用越来越重要。
马氏体(martensite)是黑色金属材料的一种组织名称，是碳在α-Fe中的过饱和固溶体。由德国冶金学家 Adolf Martens(1850-1914)于19世纪90年代在一种硬矿物中发现。马氏体的三维组织形态通常有片状(plate)或者板条状(lath)，前壳体热处理，但是在金相观察中（二维）通常表现为针状（needle-shaped），这也是为什么在一些地方通常描述为针状的原因。马氏体的晶体结构为体心四方结构（BCT）。中高碳钢中加速冷却通常能够获得这种组织
时效热处理
时效处理，指金属或合金工件（如低碳钢等）经固溶处理，从高温淬火或经过一定程度的冷加工变形后，在较高的温度或室温放置保持其形状、尺寸，性能随时间而变化的热处理工艺。一般地讲，经过时效，硬度和强度有所增加，塑性韧性和内应力则有所降低。 含碳较高的钢，淬火后立即获得很高的硬度，但其塑性变得很低。而铝合金淬火后，强度或硬度并不立即达到峰值，其塑性非但未下降，反而有所上升。经相当长时间（例如4~6昼夜）的室温放置后，这种淬火合金的强度与硬度显著提高，而塑性则有所下降。这种淬火合金的强度和硬度随时间而发生显著变化的现象，黄岛热处理，叫做时效。室温下进行的时效叫自然时效，在一定温度下进行的时效叫人工时效。 时效处理是把材料有意识地在室温或较高温度存放较长时间，使之产生时效工艺。
如果用碳钢进行渗氮，形成Fe 4N和Fe 2N较不稳定。温度稍高，就容易聚集粗化，表面不可能得到更高的硬度，并且其心部也不能具有更高的强度和韧性.
为了在表面得到高硬度和高耐磨性，同时获得强而韧的心部组织，必须向钢中加入一方面能与氮形成稳定氮化物，另外还能强化心部的合金元素.如Al、Ti、V、W、Mo、Cr等，均能和氮形成稳定的化合物.其中Cr、W、Mo、V还可以改善钢的组织，内齿套热处理，提高钢的强度和韧性.
当前专门用于渗氮的钢种是38CrMoAlA，其中铝与氮有极大的亲和力，是形成氮化物提高渗氮层强度的主要合金元素.AlN很稳定，到约1000C的温度在钢中不发生溶解.由于铝的作用使钢具有良好的渗氮性能，此钢经过渗氮表面硬度高达1100--1200HV(相当67--72HRC).38CrMoAlA钢脱碳倾向严重，各道工序必须留有较大的加工余量.
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