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(1) 鋼之正常化處理
鋼之正常化處理，一般是指將鋼材升溫至奧斯田化溫度界線以上約55℃處理一段時間，等鋼材組織完全變化奧斯田鐵後，經由空氣冷卻至室溫之一種熱處理，一般鋼材經過此處理後，其顯微結構為波來鐵加上肥力鐵之組織。
正 常化處理之利用乃在改善鋼材之切削性，細化晶粒尺寸，均勻化顯微結構，及降低殘餘應力等。這些功能有時會與退火，硬化，應力消除等處理混淆不清，這乃是不 同的處理有時會產生同的功能。由於有時有些成品之形狀比較複雜，我們不希望成品經過熱處理後發生變形，甚至破裂的現象，我們可選擇是當之正常化處理來達到 同樣的強度需求而避免使用需要急速淬火之硬化處理。
由於鑄件較脆，為避免因熱應力造成鑄件破裂，在鑄件加溫時，應保持在220℃每小時 的升溫速率。對某些鋼材，有時須將升溫速率降至更低〈28~55℃/hr〉。當溫度升至所定之正常化溫度後，鑄件須“浸置”於此溫度一段時間，直至鑄件之 顯微組織完全變為奧斯田鐵且所有碳化物完全溶回組織內。此時間可先由小試片做幾個不同時間之處理，然後經由金相檢驗以決定之。待“浸置“處理完成後，鑄件 應置於靜止空氣中冷卻。應避免利用風扇或其他方法加速冷卻。
(2) 殘留應力退火
一般機械 製品於加工面總是免不了會有殘留應力的存在，若製品未經適當應力退火處理，在不當的暴露於熱源〈例如陽光、熱引擎等〉下，會產生變形的現象，另外由殘餘應 力經常識高度集中在某一局部區域，例如表面，焊接區等，因此會局部降低製品的機械強度。為避免這些問題，我們必須採用殘餘應力退火處理。
此處理是將製品緩慢而均勻的加熱至一低於向變化點之溫度，然後至於此溫度一段時間，在緩慢而均勻的逐步冷卻下來，在此過程中最重要的是必須保持製品個區域之冷卻速度相同，否則冷卻後，由於各區冷卻速率的差異，會再度造成殘餘應力的出現。此點對複雜形狀之製品尤其嚴重。
由 於一應力退火乃是利用原子在高溫有微小潛變的現象，來重組原子位置以消除應力的存在。因此材料支應力退火溫度隨著材料之高溫潛變能力不同而有所變化。一般 對耐潛變之材料。例如低合金鋼平常所用之退火溫度為595~675℃，但高鉻合金鋼則在900~1065℃。我們可視情況需要，利用較低的溫度與較長的時 間，達到與短時間，高溫度下處理相同效果支應力消除。
(3) 鋼之退火處理
退火處理一般是指將鋼升溫至某一溫度，浸置一段時間後，再以一特定速率冷卻下來之處理。主要目的是軟化鋼材。有時亦用以改變其他性質或顯微結構。常見的退火處理有下列幾種(如圖4-1所示)：
圖4-1 常見的退火程序
1. 退火溫度：
在 很多之應用退火處理中，我們只注名所需之退火溫度，然後讓其在爐中冷卻即可。表4-1所列為一般常見之碳鋼退火溫度與結果硬度。在進行退火處理時，最容易 造成失敗的原因是未能維持爐中溫度之均勻性。越大之爐子越有此種問題。一般業者常僅用幾個熱電耦於處理件旁來指示及控制處理之溫度。
表4-1 普通碳鋼之退火溫度與硬度值
2. 製程退火：
由
於材料經過相等程度冷加工後，會有加工硬化的現象，以至無法做進一步的加工。因此我們必須於製程中加入一退火步驟來消除此種不利的加工硬化現象。此類退火
處理統稱為製程退火。由於我們僅是想恢復材料之柔軟性，不在乎材料之顯微及結構內容，故為降低加工程本，一般多採用前面所提過的次臨界退火。最常見之退火
溫度在約低於Ae 
11至22℃之間。至於溫度的控制只要能保持在不超過Ae 
之範圍即可。
3. 切削用退火：
不同之顯微姊購對材料之切削性質有很大不同的影響。例如5160鋼材，若經球化處理則可減少切削刀具之損耗。然而對其他之鋼材，球化結構不一定就有較佳之切削性質。一般我們可是材料之含碳量來訂出最佳之切削用顯微結構。
4. 球化處理
所的球化處理乃是在退火處理後能獲得球狀之碳化物之一種處理。一般可採用以下幾種方法得到。
a. 長時間熱浸置於略低於Ae 
之溫度。
b. 輪番加熱及冷卻於Ae 
溫度上下〈最好剛剛高於Ac 
及低於Ar 
〉。
c. 加熱至高於Ac 
，然後慢慢在爐中冷卻，或停留Ar 
一長時間。
d. 從一溫度剛能完全溶解碳化物冷卻下來，所有之冷卻速率須用不產生碳化物。然後在按a或b法升溫回去。
5. 鍛件之退火處理：
由 於鍛件經常接有冷成型或車型等加工步驟，退火處理一不可避免之熱處理過程。所需之退火過程必須取決於鍛件之材料及後接之製程。切削用之鍛件退火處理──若 鍛件材料須有球化組織以便隨後之切削成型，我們可採用熱鍛溫度於奧斯田化溫度之上，然後在鍛後直接將鍛件出送到一具有球化處理溫度之爐內進行球化處理。此 法可節省製作之時間與成本。
冷成型用之鍛件退火處理──為方便隨後之冷成型加工，我們當然希望鍛件越短越好。故球化處理是最好之處理。在形狀及材料條件允許下，前述之步驟為最可取之處理。在冷成型後，由於冷加工，成品之殘餘應力應被注意到。我們應採取以前所討論過的應力退火處理來消除此種情況。
(4) 鋼之淬火處理
此一處理，主要是指將鋼材從高溫奧斯田鐵區急速冷卻下來已獲得某一特定低溫組織，例如麻田散鐵、變韌鐵等。一般多利用水、油或低溫鹽浴來做此冷卻，但有時亦可利用風扇加速空氣冷卻來達到相同目的。
從鐵碳相平衡圖，我們知道一般碳鋼經過正常化或退火處理，其低溫組織為肥粒鐵及Fe 
C碳化物共存組織。然而此類相變化為一原子擴散控制機構〈diffysion-control
mechanism〉，其形成與冷卻時間有很大的關係。若冷卻時間很短之過飽和碳原子沒有足夠的時間擴散來西出碳化物，有兩種介穩狀態
〈metasable
state〉的組織可能產生。例如若急速冷卻至低溫狀態，則為一越過飽和碳原子之變形體心結構組織，又稱之為麻田散鐵組織。由於此二結構具有非常特殊之機
械性質〈前者強度高具韌性，後者強度及硬度最高〉，因此有甚高之利用價值。
由於麻田散鐵或變韌鐵組織與其中之過飽和碳含量很有關係，而 探量有與碳化物之析出速率有關，因此對不同碳含量之鋼材，必須採用不同之冷卻速率已獲的上述之二種組織。同樣對合金鋼，不同的合金元素與含量議會影響所需 之冷卻速率。一般而言，填加合金元素，例如鉻、錳、鉬、鎳等，會延遲波來鐵之形成，因此我們可以利用較慢之冷卻速率來或的高硬度之麻田散鐵組織。換言之， 亦即此類鋼材較易硬化，固有較佳之硬化能力。
最佳之淬火條件為在高溫時能很快地冷卻下來，避開波來鐵之形成，亦即避開鼻狀TTT曲線 〈溫度─時間─相變化曲線〉之鼻端，然後再中溫時慢慢冷卻下來。如此一方面可獲得硬化效果，又可降低熱應力所造成之不力結果。對純水或鹽水，前者任務可以 達到，可是後者卻無法達到，因此對形複雜之成品便不適用。而油淬火，雖然高溫之冷卻速率較水或鹽水為慢，然而其中溫冷卻速率也較慢，因此成品之散熱比較均 勻，熱應力問題也較少。
(5) 鋼之回火處理
所謂回火處理是指將經過淬火硬化或正常化處理 之鋼材在浸置於一低於臨界溫度一段時間後，以一定的速率冷卻下來，以增加材料之韌性的一種處理。從冶金原理，我們知道將經過淬火及正常化處理在放回中溫浸 置(時效)一段時間，可促使一部分之碳化物析出，同時有可消除一部分因急速冷卻所造成之殘留應力，因此可提高材料之韌性與柔性。顯然回火處理之效果決定於 回火溫度、時間即在冷卻速率等因素。
隨著回火溫度的提高材料之強度與硬度跟著降低，然而材料之延展性卻跟著提高。材料之耐衝性在 300℃回火附近會有一顯著降低現象，此現象稱之為回火脆性。由於碳原子或合金元素之析出與時間有正比的關係，隨著回火時間的延長，材料之硬度會隨著降 低。由於回火的溫度是低於相變化之臨界點，材料之強度不會與冷卻速率有關。然而由於回火脆化的原因，若材料在經過375~575℃間之冷卻速率太慢，容易 有脆化的現象。這一點是在做回火處理時必須注意的。
一般填加合金元素於鋼中，主要之目的是增加鋼之硬化能力，亦即增大形成麻田散鐵之能 力。由於合金元素(原子)之擴散能力較差，因此填加合金元素也就減慢了回火軟化速率。由於合金元素一般可分成兩種功用。第一種功用為非碳化物形成用，此類 合金元素以鎳、矽及錳等。由於此類元素與碳化物之形成無關，因此對回火軟化無關。此類元素所造成之硬化效果，主要是靠固溶體硬化機構所達成的。另一類合金 元素，例如鉻、鉬、鎢、釩等，由於其為碳化物形成之一份子，因此他們的擴散速率也就影響了回火軟化的速率。
前面提到過一般碳鋼及低合金鋼若從高溫回火緩慢冷卻下來經過375~575℃溫度區，會造成脆化的現象。另外我們也提到過若在300℃附近回火，亦有脆化的現象，這是由於不利之板狀碳化物析出所造成的。
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