正火有以下目的和用途。  

① 對亞共析鋼，正火用以消除鑄、鍛、焊件的過熱粗晶組織和魏氏組織，軋材中的帶狀組織；細化晶粒；并可作為淬火前的預先熱處理。

② 對過共析鋼，正火可以消除網狀二次滲碳體，并使珠光體細化，不但改善機械性能，而且有利于以后的球化退火。

③ 對低碳深沖薄鋼板，正火可以消除晶界的游離滲碳體，以改善其深沖性能。

④ 對低碳鋼和低碳低合金鋼，采用正火，可得到較多的細片狀珠光體組織，使硬度增高到HB140-190，避免切削時的“粘刀”現象，改善切削加工性。對中碳鋼，在既可用正火又可用退火的場合下，用正火更為經濟和方便。

⑤ 對普通中碳結構鋼，在力學性能要求不高的場合下，可用正火代替淬火加高溫回火，不僅操作簡便，而且使鋼材的組織和尺寸穩定。

⑥ 高溫正火(Ac3以上150～200℃)由于高溫下擴散速度較高,可以減少鑄件和鍛件的成分偏析。高溫正火后的粗大晶粒可通過隨后第二次較低溫度的正火予以細化。

⑦ 對某些用于汽輪機和鍋爐的低、中碳合金鋼，常采用正火以獲得貝氏體組織，再經高溫回火，用于400～550℃時具有良好的抗蠕變能力。

⑧ 除鋼件和鋼材以外，正火還廣泛用于球墨鑄鐵熱處理，使其獲得珠光體基體，提高球墨鑄鐵的強度。

由于正火的特點是空氣冷卻，因而環境氣溫、堆放方式、氣流及工件尺寸對正火后的組織和性能均有影響。正火組織還可作為合金鋼的一種分類方法。通常根據直徑為25毫米的試樣加熱到900℃后,空冷得到的組織，將合金鋼分為珠光體鋼、貝氏體鋼、馬氏體鋼和奧氏體鋼。

退火是將金屬緩慢加熱到一定溫度，保持足夠時間，然后以適宜速度冷卻的一種金屬熱處理工藝。退火熱處理分為完全退火，不完全退火和去應力退火。退火材料的力學性能可以用拉伸試驗來檢測，也可以用硬度試驗來檢測。許多鋼材都是以退火熱處理狀態供貨的，鋼材硬度檢測可以采用洛氏硬度計，測試HRB硬度，對于較薄的鋼板、鋼帶以及薄壁鋼管，可以采用表面洛氏硬度計，檢測HRT硬度。

退火的目的在于：

① 改善或消除鋼鐵在鑄造、鍛壓、軋制和焊接過程中所造成的各種組織缺陷以及殘余應力，防止工件變形、開裂。

② 軟化工件以便進行切削加工。

③ 細化晶粒，改善組織以提高工件的機械性能。

④ 為最終熱處理（淬火、回火）作好組織準備。

常用的退火工藝有：

① 完全退火。用以細化中、低碳鋼經鑄造、鍛壓和焊接后出現的力學性能不佳的粗大過熱組織。將工件加熱到鐵素體全部轉變為奧氏體的溫度以上30～50℃，保溫一段時間，然后隨爐緩慢冷卻，在冷卻過程中奧氏體再次發生轉變，即可使鋼的組織變細。

② 球化退火。用以降低工具鋼和軸承鋼鍛壓后的偏高硬度。將工件加熱到鋼開始形成奧氏體的溫度以上20～40℃，保溫后緩慢冷卻，在冷卻過程中珠光體中的片層狀滲碳體變為球狀，從而降低了硬度。

③ 等溫退火。用以降低某些鎳、鉻含量較高的合金結構鋼的高硬度，以進行切削加工。一般先以較快速度冷卻到奧氏體最不穩定的溫度，保溫適當時間，奧氏體轉變為托氏體或索氏體，硬度即可降 低。  

④ 再結晶退火。用以消除金屬線材、薄板在冷拔、冷軋過程中的硬化現象（硬度升高、塑性下降）。加熱溫度一般為鋼開始形成奧氏體的溫度以下50～150℃ ，只有這樣才能消除加工硬化效應使金屬軟化。

⑤ 石墨化退火。用以使含有大量滲碳體的鑄鐵變成塑性良好的可鍛鑄鐵。工藝操作是將鑄件加熱到950℃左右，保溫一定時間后適當冷卻，使滲碳體分解形成團絮狀石墨。

⑥ 擴散退火。用以使合金鑄件化學成分均勻化，提高其使用性能。方法是在不發生熔化的前提下，將鑄件加熱到盡可能高的溫度，并長時間保溫，待合金中各種元素擴散趨于均勻分布后緩冷。

⑦ 去應力退火。用以消除鋼鐵鑄件和焊接件的內應力。對于鋼鐵制品加熱后開始形成奧氏體的溫度以下100～200℃，保溫后在空氣中冷卻，即可消除內應力。

淬火，金屬和玻璃的一種熱處理工藝。把合金制品或玻璃加熱到一定溫度，隨即在水、油或空氣中急速冷卻，一般用以提高合金的硬度和強度。通稱“蘸火”。將經過淬火的工件重新加熱到低于下臨界溫度的適當溫度，保溫一段時間后在空氣或水、油等介質中冷卻的金屬熱處理。鋼鐵工件在淬火后具有以下特點：

① 得到了馬氏體、貝氏體、殘余奧氏體等不平衡（即不穩定）組織。

② 存在較大內應力。

③ 力學性能不能滿足要求。因此，鋼鐵工件淬火后一般都要經過回火。

回火的作用在于：

① 提高組織穩定性，使工件在使用過程中不再發生組織轉變，從而使工件幾何尺寸和性能保持穩定。

② 消除內應力，以便改善工件的使用性能并穩定工件幾何尺寸。

③ 調整鋼鐵的力學性能以滿足使用要求。

回火之所以具有這些作用，是因為溫度升高時，原子活動能力增強，鋼鐵中的鐵、碳和其他合金元素的原子可以較快地進行擴散，實現原子的重新排列組合，從而使不穩定的不平衡組織逐步轉變為穩定的平衡組織。內應力的消除還與溫度升高時金屬強度降低有關。一般鋼鐵回火時，硬度和強度下降，塑性提高。回火溫度越高，這些力學性能的變化越大。有些合金元素含量較高的合金鋼，在某一溫度范圍回火時，會析出一些顆粒細小的金屬化合物，使強度和硬度上升。這種現象稱為二次硬化。

回火要求：用途不同的工件應在不同溫度下回火，以滿足使用中的要求。

① 刀具、軸承、滲碳淬火零件、表面淬火零件通常在250℃以下進行低溫回火。低溫回火后硬度變化不大，內應力減小，韌性稍有提高。

② 彈簧在350～500℃下中溫回火，可獲得較高的彈性和必要的韌性。

③ 中碳結構鋼制作的零件通常在500～600℃進行高溫回火，以獲得適宜的強度與韌性的良好配合。

淬火加高溫回火的熱處理工藝總稱為調質。

鋼在300℃左右回火時，常使其脆性增大，這種現象稱為第一類回火脆性。一般不應在這個溫度區間回火。某些中碳合金結構鋼在高溫回火后，如果緩慢冷至室溫，也易于變脆。這種現象稱為第二類回火脆性。在鋼中加入鉬，或回火時在油或水中冷卻，都可以防止第二類回火脆性。將第二類回火脆性的鋼重新加熱至原來的回火溫度，便可以消除這種脆性。