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1863年，英國金相學家和地質學家展示了鋼鐵在顯微鏡下的六種不同的金相組織，證明了鋼在加熱和冷卻時，內部會發生組織改變，鋼中高溫時的相在急冷時轉變為一種較硬的相。法國人奧斯蒙德確立的鐵的同素異構理論，以及英國人奧斯汀較早制定的鐵碳相圖，為現代熱處理工藝初步奠定了理論基礎。與此同時，人們還研究了在金屬熱處理的加熱過程中對金屬的保護方法，以避免加熱過程中金屬的氧化和脫碳等。金屬熱處理加工廠模具熱處理過程中，所采用的工藝參數對模具性能也有著至關重要的影響：它包括了加熱溫度、加熱速度、保溫時間、冷卻方式、冷卻速度等。正確的熱處理工藝參數可以模具獲得性能，反之，將產生不良甚至嚴重后果。實踐表明，正確的熱處理工藝可以獲得優良的組織，優良的組織形態才能優良的機械性能。合適的工藝方法可以有效的控制模具熱處理時的變形和開裂。從實踐中發現：模具在加熱和冷卻過程中，模具表面溫度和心部溫度的差異(加熱的不均勻性和冷卻的不均勻性)是造成模具變形的主要因素。(真空爐具有控制加熱速度和冷卻速度的能力)。不同的工藝方法可以使模具滿足不同的使用條件和不同的性能要求。金屬熱處理工藝手段：退火是將工件加熱到適當溫度，根據材料和工件尺寸采用不同的保溫時間，然后進行緩慢冷卻，目的是使金屬內部組織達到或接近平衡狀態，獲得良好的工藝性能和使用性能，或者為進一步淬火作組織準備。正火是將工件加熱到適宜的溫度后在空氣中冷卻，正火的效果同退火相似，只是得到的組織更細，常用于改善材料的切削性能，也有時用于對一些要求不高的零件作為終熱處理。
