熱處理的主要作用是消除鍛造應力，降低火車輪鍛件表面硬度，提高機加工性能；調整和改善在鍛造過程中形成的過熱與粗大組織，降低火車輪鍛件內部化學成分與金相組織的不均勻性，細化晶粒，提高產品綜合性能。

       金屬熱處理工藝大體可分為整體熱處理、表面熱處理和化學熱處理三大類。根據加熱介質、加熱溫度和冷卻方法的不同，每一大類又可區分為若干不同的熱處理工藝。同一種金屬采用不同的熱處理工藝，可獲得不同的組織，從而具有不同的性能。

       鋼鐵是工業上應用最廣的金屬，而且鋼鐵顯微組織也最為復雜，因此鋼鐵熱處理工藝種類繁多。整體熱處理是對工件整體加熱，然后以適當的速度冷卻，獲得需要的金相組織，以改變其整體力學性能的金屬熱處理工藝。鋼鐵整體熱處理大致有退火、正火、淬火和回火四種基本工藝。

       大型火車輪鍛件的熱處理工藝一般分為預備熱處理和性能熱處理。預備熱處理一般在鍛后熱處理中完成，主要目的是調整和細化晶粒，一般采用多次正火的方法，且正火溫度逐漸降低。性能熱處理一般采用調質工藝，在盡可能高的溫度下進行材料的奧氏體化，采用髙冷卻速度進行淬火處理，最后利用回火降低內部應力，得到產品最終組織。

       上述工藝流程屬于熱加工范圍，即在材料再結晶溫度以上進行的加工過程，因此可以控制和改變產品的晶粒結構。而對于大型火車輪鍛件而言，由于其質量和厚度都很大，受其傳熱特性的限制，冷卻速度很難取得很大，因此，很難完全通過澆鑄和熱處理來控制其內部晶粒結構。采用反復奧氏體化的方法，則會延長產品生產周期，耗費大量能源。而鍛造過程兼顧產品成形和晶粒細化，可以通過不同的鍛造工藝保證產品成形，并利用熱變形過程中各種軟化機 制來細化火車輪鍛件內部的細觀晶粒組織，是控制產品組織性能非常重要的手段。