熱處理加工是一種金屬加工工藝，通過加熱、保溫和冷卻三個階段，改變金屬的內部結構，從而改變金屬的性能。

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在選擇熱處理加工時需要考慮零件材料、零件裝載情況、零件幾何形狀和質量、零件的失真特性以及先前（制造）操作的應力狀態等因素。
同時，在實施熱處理過程中，需要注意機油類型、冷卻曲線數據、油速、油溫和最大上升率、攪拌情況、有效淬火槽容積等因素。
熱處理加工的主要類型包括：
表面淬火：通過改變金屬表面的化學成分及組織結構，提高金屬表面的硬度和耐磨性。根據加熱方法不同，表面淬火可分為感應加熱（高頻、中頻、工頻）表面淬火、火焰加熱表面淬火、電接觸加熱表面淬火、電解液加熱表面淬火、激光加熱表面淬火、電子束表面淬火等。
化學熱處理：通過化學反應改變金屬表層的化學成分及組織結構，提高金屬的硬度、耐磨性、耐腐蝕性和抗疲勞性能，化學熱處理主要包括滲碳、滲氮、滲硼、滲硫、滲鋁、滲鉻、滲硅、碳氮共滲、氧氮化、硫氰共滲和碳、氮、硫、氧、硼五元共滲，及碳（氮）化鈦覆蓋等。
接觸電阻加熱淬火：通過將低壓電流通過電極與工件間的接觸電阻，使工件表面快速加熱，并借助其自身熱傳導實現快速冷卻而淬火。
電子束熱處理：利用高能量密度的電子束加熱，進行表面淬火的新技術。