热处理加工是一种金属加工工艺，通过加热、保温和冷却三个阶段，改变金属的内部结构，从而改变金属的性能。

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在选择热处理加工时需要考虑零件材料、零件装载情况、零件几何形状和质量、零件的失真特性以及先前（制造）操作的应力状态等因素。
同时，在实施热处理过程中，需要注意机油类型、冷却曲线数据、油速、油温和最大上升率、搅拌情况、有效淬火槽容积等因素。
热处理加工的主要类型包括：
表面淬火：通过改变金属表面的化学成分及组织结构，提高金属表面的硬度和耐磨性。根据加热方法不同，表面淬火可分为感应加热（高频、中频、工频）表面淬火、火焰加热表面淬火、电接触加热表面淬火、电解液加热表面淬火、激光加热表面淬火、电子束表面淬火等。
化学热处理：通过化学反应改变金属表层的化学成分及组织结构，提高金属的硬度、耐磨性、耐腐蚀性和抗疲劳性能，化学热处理主要包括渗碳、渗氮、渗硼、渗硫、渗铝、渗铬、渗硅、碳氮共渗、氧氮化、硫氰共渗和碳、氮、硫、氧、硼五元共渗，及碳（氮）化钛覆盖等。
接触电阻加热淬火：通过将低压电流通过电极与工件间的接触电阻，使工件表面快速加热，并借助其自身热传导实现快速冷却而淬火。
电子束热处理：利用高能量密度的电子束加热，进行表面淬火的新技术。