①改善或消除钢铁在铸造、锻压、轧制和焊接过程中所造成的各种组织缺陷以及残余应力，防止工件变形、开裂。
②软化工件以便进行切削加工。
③细化晶粒，改善组织以提高工件的机械性能。
④为终热处理（淬火、回火）作好组织准备。
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由于效果好、成本低，工艺过程简单、毒性很小，特别受到上列行业外资企业和外销产品企业的青睐。气体渗氮虽然工艺周期长，但因渗层硬度高，提高零件性效果好，且工件畸变小，在机床精密零件中广泛应用。上海交通大学潘健生教授在198年代即对控制渗氮开展了系统研究。对分解率（H2）的控制，可以获得预想的钢件渗层含氮量和理想的组织结构，在生产中得到推广应用。山东工业大学（现为山东大学材料工程学院）和江苏机械研究所（现为铸锻热处理研究所）在197年代研发出可得到脆性小的单相Fe2B层的固体渗硼法和粒状渗硼剂商品。
常用的退火工艺有：①完全退火。用以
细化中、低碳钢经铸造、锻压和焊接后出现的力学性能不佳的粗大过热组织。将工件加热到铁素体全部转变为奥氏体的温度以上30～50℃，保温一段时间，然后随炉缓慢冷却，在冷却过程中奥氏体再次发生转变，即可使钢的组织变细。
②球化退火。用以降低工具钢和轴承钢锻压后的偏高硬度。将工件加热到钢开始形成奥氏体的温度以上20～40℃，保温后缓慢冷却，在冷却过程中珠光体中的片层状渗碳体变为球状，从而降低了硬度。
③等温退火。用以降低某些镍、铬含量较高的合金结构钢的高硬度，以进行切削加工。一般先以较快速度冷却到奥氏体不稳定的温度，保温适当时间，奥氏体转变为托氏体或索氏体，硬度即可降低。
④再结晶退火。用以消除金属线材、薄板在冷拔、冷轧过程中的硬化现象（硬度升高、塑性下降）。加热温度一般为钢开始形成奥氏体的温度以下50～150℃ ，只有这样才能消除加工硬化效应使金属软化。
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纳米材料具有多种特点，这就导致由纳米微粒构成的体系出现了不同于通常的大块宏观材料体系的许多特殊性质。纳米材料包括纳米粉体、纳米线材料、纳米管、纳米建材、纳米薄膜与纳米块体材料等。由于纳米的这种介观尺度，纳米材料有着许多特殊性能，如一般纳米材料都具有巨大表面化介面，由小尺寸所产生的量子尺寸效应，产生特殊的光、电、热等。，纳米材料有着更强的力学性能（如强度和韧性等），对纳米陶瓷来说，纳米化可望解决陶瓷的脆性，并可能表现出与金属等材料类似的塑性。
⑤石墨化退火。用以使含有大量渗碳体的铸铁变成塑性良好的可锻铸铁。工艺操作是将铸件加热到950℃左右 ，保温一定时间后适当冷却 ，使渗碳体分解形成团絮状石墨。
⑥扩散退火。用以使合金铸件化学成分均匀化，提高其使用性能。方法是在不发生熔化的前提下 ，将铸件加热到尽可能高的温度，并长时间保温，待合金中各种元素扩散趋于均匀分布后缓冷。⑦去应力退火。用以消除钢铁铸件和焊接件的内应力。对于钢铁制品加热后开始形成奥氏体的温度以下100～200℃，保温后在空气中冷却，即可消除内应力。
