金屬材料可以通過熱處理強化，可以分為三種類型，鐵合金的淬火回火型，鋁合金的固溶時效型，鈦合金的固溶回火型。
鐵合金以Fe-C合金為基礎，淬火時，發生馬氏體轉變，Fe基體由FCC結構轉變為BCC結構，C過度溶解造成Fe晶格很大的畸變，這使鐵合金的強度得到很大的上升，同時產生很大的殘余應力，殘余應力通過回火減少，淬火回火后強度和韌度取得合理搭配。
鋁合金的合金元素是置換固溶型的，而且鋁沒有同素異構體，不能發生馬氏體轉變，所以鋁的熱處理制度要簡單很多，只有兩步，一步，高溫時將合金元素溶解到鋁基體，二步，低溫時效時重新析出，先溶解后析出，看似沒有什么變化，其實不然，重新析出的相尺寸小，而且彌散分布，這使得鋁合金強度上升。
鈦合金兼具鐵合金和鋁合金的特點。固態時鈦有兩種晶體結構，高溫時是BCC，低溫時是HCP，所以鈦合金可以發生馬氏體轉變；此外，鈦合金的合金元素是置換固溶型的，在做熱處理先需要固溶，然后是選擇發生馬氏體相變的淬火或者析出彌散相的時效。三種類型中，復雜的是鈦合金的熱處理。熱處理歸根到底屬于固態相變，理解好固態相變才能做得好熱處理，而且利于材料的選擇。
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