對于鋼鐵材料，由于鍛造成形時，經歷加熱、變形和冷卻過程，鍛件因材料成分和鍛件大小而呈現出不同的組織狀態，歸納起來主要有以下兩點。
1.中小鍛件（150kg以下）組織狀態
這類鍛件主要使用軋制型材的坯料模鍛成形，對亞共析鋼（中碳鋼，中碳低合金結構鋼），終鍛后空冷到室溫時,一般得到粗大塊狀鐵素體和層片狀珠光體組織；對過共析鋼，特別是高碳高合金鋼，終鍛后級冷，一般可獲得較粗大退火態組織。又由于鍛件形狀截面差異及冷卻的不可控，其組織往往不均勻，同時由于溫度應力（又稱熱應力）和組織應力的作用，鍛件內會產生殘余內應力，所以必須采用熱處理工藝予以改善和消除。
2.大鍛件組織狀態
在10MN以上鍛造液壓機生產的自由鍛件（軸類件大于5t，盤類件大于2t)—般稱大鍛件,這類鍛件一般采用鋼錠直接鍛造成形。由于鍛造時，其加熱次數多（6火或更多〉、變形不均勻、截面差異大、材料合金程度高等原因，大塑鍛件組織最突出的特征是殘留氫含最商、組織不均勻程度嚴重存在（混晶現象），這是影響大鍛件性能的重要因素，因此也是大鍛件熱處理工藝設計需要里點解決的問題。
金屬熱處理是通過內部組織轉變，即相變或組織調整獲得所需性能的工藝過程，相變是熱處理的基礎和金屬可以通過熱處理改變其性能的根據。加熱、保溫和冷卻則是促使鋼中發生相變，以獲得預期性能的組織手段，所以其主體技術就是加熱、保溫和冷卻。
根據加熱溫度區間和冷卻速度不同，鋼鐵零件整體熱處理工藝分為退火、正火、淬火和回火，俗稱“四把火”。由于回火主要用于調整淬火組織及相應性能（硬度等），因此兩者往往一起使用，稱為“淬火與回火”,其中淬火加高溫回火也稱調質熱處理。
