粗略回顧上述早為人們熟知的事實，只是說明一種易被忽視的觀點：最優(yōu)化的熱處理工藝不可能是千篇一律的，同種材料的各項性能都會因熱處理方法及其工藝參數(shù)的不同而改變，各項性能指標又常常此消彼長。選擇合適的熱處理工藝參數(shù)、獲得與工件的使用狀況和失效方式相適應的最佳綜合性能，才有可能制造出高質(zhì)量的產(chǎn)品，這就是熱處理與表面改性技術(shù)的特點、難點和魅力之所在，充滿讓人發(fā)揮主觀能動性的空間和余地。
歷史已證明：改進熱處理技術(shù)，更充分發(fā)揮材料的潛力，往往是產(chǎn)品更新?lián)Q代的催化劑。調(diào)質(zhì)處理即淬火后高溫回火后的屈服強度大約在600~900 MPa之間，無論是強度和韌性都顯著優(yōu)于正火處理，因而成為結(jié)構(gòu)鋼常用的熱處理工藝，在二次大戰(zhàn)期間前蘇聯(lián)的研究人員發(fā)現(xiàn)30CrMnSi淬火和低溫回火，或等溫淬火后，屈服強度達到1500 MPa，并保持足夠的韌性。用于制造飛機起落架。中、低碳結(jié)構(gòu)鋼淬火低溫回火處理還應用于火炮防彈護板等軍工產(chǎn)品，隨后各國開發(fā)一系列以淬火和低溫回火處理為特征的“超高強度鋼”促進了不少重要產(chǎn)品的更新?lián)Q代，例如：大功率燃氣輪機的液壓耦合器的轉(zhuǎn)子，傳遞著幾萬以至幾十萬千瓦的功率，轉(zhuǎn)速達每分鐘2萬轉(zhuǎn)以上，原設計為SEA4340鋼調(diào)質(zhì)處理，屈服強度為800MPa,后來采用淬火、低溫回火處理，屈服強度達到1800MPa，使整個耦合的重量減少到原來的1/4。這對于提高艦艇的性能是很有利的。
表面改性技術(shù)對高端產(chǎn)品的研發(fā)同樣有重要作用，眾所周知，燃氣的熱效率隨著燃氣溫度的升高而提高，然而高溫合金的耐熱溫度限制了燃燒室溫度的提高。在國外，由于研究成功在耐熱合金表面沉積含蜂窩狀ZrO2復合涂層，起著隔熱作用，使耐熱合金葉片的溫度比燃氣溫度低150℃以上，從而研制出燃燒室溫度更高的燃氣輪機，促成航空發(fā)動機的更新?lián)Q代。
即使是一般的機械制造行業(yè)，熱處理與表面改性的技術(shù)進步同樣對產(chǎn)品的創(chuàng)新有重要意義，例如生產(chǎn)標準件的冷鐓機的生產(chǎn)率現(xiàn)在已達600件/min，相比于二十幾年前60件/ min提高了10倍。標準件行業(yè)面貌大為改觀。其實冷鐓機并不復雜，在當年設計制造600件/ min的冷鐓機亦非難事，問題在于那個小小的六角沖頭，它當時壽命低于2萬件，在這種情況下，提高冷鐓機的速度毫無意義。因為標準件是一種批量極大的產(chǎn)品，通常要求每個沖頭壽命都要超過一個班，否則很難進行生產(chǎn)管理。上世紀80年代初通過熱處理工藝的改進,使沖頭的壽命提高到5萬件以上，才有100件/ min的冷鐓機面世.及至90年代用氣相沉積氮化鈦的方法進行六角沖頭的表面改性處理，使其壽命提高到35萬件以上。成為高速冷鐓機的催生劑。
圖2是一種特種變速箱的薄壁齒圈，其特點是可以顯著減小變速箱的體積和重量，但是用常規(guī)的齒輪熱處理方法制造遇到很大的難題，滲碳淬火或感應加熱淬火都難以控制熱處理畸變，而常規(guī)的滲氮處理不能滿足該齒輪對接觸疲勞強度的要求，只有應用動態(tài)可控滲氮工藝，使接觸疲勞強度由1400MPa提高到 1700MPa，并且研究成功控制薄壁齒圈滲氮畸變的方法，才使特種變速箱試制成功。
僅從這些事例就可以反映出：熱處理的技術(shù)進步對產(chǎn)品創(chuàng)新有重要的推動作用。
鑒于上述特點，欲提高熱處理的技術(shù)水平首先應開展熱處理工藝參數(shù)對材料組織性能影響規(guī)律的系統(tǒng)研究，其次研究工作不能只停留在用試樣研究的層面上。熱處理工藝研究需要和產(chǎn)品的臺架試驗、裝機試驗及失效分析相結(jié)合，經(jīng)過不斷摸索與改進，才能收到大幅度提高壽命的效果，例如：圖3所示卡車活塞銷冷擠壓凸模，承受約2000MPa單位壓力，需要有很高的抗壓屈服強度，而且其形狀細長易折斷，又要求有足夠的韌性，擠壓過程中被擠壓金屬對韌帶強烈摩擦，因此需要很高的耐磨性和一定的熱穩(wěn)定性。選用W6Mo5Cr4V2高速鋼制造。起先選用手冊中給出的標準熱處理規(guī)范進行處理，使用壽命低于400件。失效方式是凸模施壓過程中折斷。為了提高材料的韌性將淬火溫度由1225℃降低至1190℃，收到顯著效果，壽命提高到2500件左右。進一步降低淬火溫度雖然可使韌性進一步提高，然而使用壽命反而回落。對凸模的工作狀況和失效方式進行仔細分析后發(fā)現(xiàn)，在低溫范圍內(nèi)加熱淬火的沖頭，刃帶被逐漸拉毛，脫模時阻力愈來愈大，在脫模過程中由于沖擊拉伸應力的作用導致斷裂。針對這種具體情況采用1190℃淬火560℃回火4次，然后進行氣體氮碳共滲處理。表面層(約 0.02mm)的硬度提高到1000HV以上，而整體上保持高強度和高韌性，使用壽命提高到1萬件以上。
