熱処理の目的は、鋼管および精密鋼管の機械的性質を高め、残留応力を除去し、鋼金属の加工性を向上させることです。具体的な目的に応じて、熱処理プロセスは、予備熱処理と最終熱処理の2つのカテゴリに大別できます。
予備熱処理
予備熱処理の目的は、作業性を向上させ、内部応力を除去し、最終熱処理に適した冶金構造を準備することです。必要なプロセスには、焼鈍、焼ならし、時効、焼入れ、焼戻しなどがあります。
（１）アニーリングと正規化
焼鈍と焼きなましは、熱間加工されたブランクに適用されます。炭素含有量が 0.5% を超える炭素鋼および合金鋼は、硬度を下げて切削を容易にするために焼鈍されることがよくあります。逆に、炭素含有量が 0.5% 未満のものは、切削中に工具が固着する原因となる過度の柔らかさを避けるために焼きなましを受けます。焼鈍と焼きなましは、結晶構造を改良し、微細構造を均質化し、その後の熱処理のために材料を準備します。これらのプロセスは通常、ブランクの製造後、荒加工の前に実行されます。
（２）老化治療
時効処理は、主にブランクの製造および機械加工中に発生する内部応力を除去するために使用されます。一般的な精度が要求される部品の場合、仕上げ前に 1 回の時効処理で、過度の輸送を避けるのに十分です。ただし、より高い精度が要求される部品 (座標ボーリング マシンのボックスなど) の場合、2 回以上の時効処理が必要になる場合があります。単純な部品には通常、時効処理は必要ありません。
鋳物以外でも、剛性の低い精密部品（精密リードスクリューなど）は、内部応力を除去して加工精度を安定させるために、荒加工と中仕上げ加工の間に複数回の時効処理を施すことが多いです。軸部品の中には、矯正後に時効処理が必要なものもあります。
（３）焼入れと焼戻し
焼入れと焼戻しは、焼入れの後に高温焼戻しを行う処理です。この処理により、均一で細粒の焼戻しソルバイト組織が得られ、その後の表面焼入れと窒化処理中に材料の変形が低減されるようになります。したがって、焼入れと焼戻しは予備的な熱処理としても機能します。
総合的な機械的特性が優れているため、硬度と耐摩耗性が中程度に要求される部品の最終熱処理として、焼入れと焼戻しを使用することもできます。
最終熱処理
最終熱処理の目的は、硬度、耐摩耗性、強度などの機械的特性を向上させることです。
（１）焼入れ
焼入れには表面焼入れと完全焼入れがあります。表面焼入れは、変形、酸化、脱炭が最小限に抑えられるため、広く使用されています。表面焼入れは、高い外部強度、優れた耐摩耗性を提供し、優れた内部靭性と耐衝撃性を維持します。表面焼入れ部品の機械的特性を高めるために、焼入れ、焼戻し、または焼きならしなどの予備熱処理が事前に実行されることがよくあります。一般的なプロセスフローは、切削 → 鍛造 → 焼きならし（または焼鈍） → 荒加工 → 焼入れ、焼戻し → 中仕上げ加工 → 表面焼入れ → 仕上げ加工です。
（２）浸炭焼入れ
浸炭と焼入れは、低炭素鋼と低合金鋼に適しています。このプロセスにより、部品の表面の炭素含有量が増加し、焼入れ後の表面硬度が高くなりますが、コアは適度な強度、高い靭性、および可塑性を維持します。浸炭は、完全または部分的のいずれかで行うことができます。後者の場合、非浸炭領域に浸炭防止対策 (銅メッキまたは浸炭防止コーティングなど) が必要です。浸炭は変形が大きく、浸炭深さは通常 0.5 ～ 2 mm であるため、浸炭プロセスは一般に半仕上げと仕上げ加工の間にスケジュールされます。
一般的な工程の流れは、切削→鍛造→焼ならし→荒・中仕上げ加工→浸炭焼入れ→仕上げ加工です。
部分的に浸炭された部品の非浸炭部分を拡大して余分な浸炭層を除去できるようにする場合、この除去ステップは浸炭後、焼入れ前に行う必要があります。
（３）窒化
窒化処理では、金属表面に窒素原子を浸透させて窒素化合物の層を形成します。窒化層により、部品の表面硬度、耐摩耗性、疲労強度、耐腐食性が向上します。窒化処理は低温で行われ、変形が最小限に抑えられ、薄い層 (通常、0.6-0.7mm 以下) が生成されるため、窒化処理はできるだけ遅くスケジュールする必要があります。窒化中の変形を最小限に抑えるために、通常は切断後に応力緩和の高温焼き戻しが行われます。
