公元前14~11世紀的殷代時期，在金箔錘制過程中已采用了退火處理。白口鑄鐵柔化退火工藝的創始也不晚于戰國初期(公元前5世紀)，這是中國古代熱處理技術的一項重大發明。戰國后期(公元前3世紀)已對熟鐵進行滲碳淬火。西漢以來，淬火工藝較普遍地得到應用。

退火

河南殷墟出土的殷代金箔，經金相分析可知，是經過再結晶退火處理的，其目的是消除金箔冷鍛硬化。1974年洛陽市出土的春秋末期戰國初期的鐵錛經過脫碳退火，使白口鑄鐵表面形成一層珠光體組織，以提高韌性。同時出土的鐵鏟是經過柔化退火的可鍛鑄鐵件。20世紀50年代山東薛城出土的西漢 (公元前206~公元24)鐵斧是鐵素體基體的黑心可鍛鑄鐵，當時柔化處理技術已有較大的提高。明代宋應星著《天工開物》(成書于1634年，刊印于1637年)有銼刀翻新工藝的記載，說明齒尖已磨損的舊銼刀，先退火再用鏨子劃齒。書中還記載了制針工藝中工序間消除內應力的退火。

滲碳

這種工藝起源于戰國后期所創造的滲碳鋼。1968年河北滿城出土的西漢劉勝(卒于公元前 113年)的佩劍，經分析，表面有明顯的滲碳層，并經淬火，其硬度為HV900~1170，而中心低碳部分的硬度為HV220~300。表面硬度較高，鋒利耐磨，而中心則有很好的韌性，不易折斷。劉勝的錯金書刀經過滲碳局部淬火后，刃部和刃背獲得硬韌兼備的效果，可見當時刀、劍的熱處理工藝已具有很高的水平。《天工開物》敘述了古代制針用的滲碳劑和固體滲碳工藝。明末方以智著《物理小識》(成書于1647年)記載了3種滲碳劑:一是"虎骨樸硝醬，刀成之后火赤而屢淬之";二是"醬同硝涂鏨口，鍛赤淬火";三是用"羊角乳發為末，調敷刀口"。前兩者都有一定的滲氮作用。