熱處理是機器零件制造過程中的一個重要環節，它對零件的最終性能、使用壽命起著決定性的影響，并且最終熱處理是在一系列冷加工之后進行的，是整個加工過程的最后幾個環節之一，如果熱處理產生廢品，不僅僅是浪費鋼材，而且使各道工序的成果付之東流，損失大量的加工工時，并貽誤工期，因此保證零件的熱處理質量是十分重要的。
要保證熱處理質量，除了制定正確的熱處理工藝和嚴格熱處理工藝規程及操作外，還必須對選材、擬定合理技術要求零件合理設計及各工序間的正確配合等環節加以注意。
選材
要按零件的服股條件、常見的失效形式，著眼零件的形狀、結構、尺寸，從滿足性能要求及經濟性等角度出發合理選擇材料；另外，還要考慮到材料有關的工藝性，包括鑄、鍛、焊、熱處理、機械加工性能。熱處理工藝性，如淬透性、淬硬性、回火脆性、過熱敏感性、氧化脫碳嚴重程度、畸變開裂傾向等，均與材質有關，選材時要充分考慮使零件便于熱處理。如對于某些形狀復雜的零件，為減小熱處理畸變及避免開裂，須選擇畸變開裂傾向小的材料，或使用淬透性稍高的材料以便淬火冷卻時采用較為緩和的冷卻介質等。
擬定合理的熱處理技術條件
要按零件的服役條件、常見的失效形式，著眼零件的形狀、結構、尺寸，從滿足性能要求及經濟性等角度出發合理選擇材料；另外，還要考慮到材料有關的藝性，包括鑄、鍛、焊、熱處理、機械加工性能。熱處理工藝性，如淬透性、淬硬性、回火脆性、過熱敏感性、氧化脫碳嚴重程度、畸變開裂傾向等，均與材質有關，選材時要充分考慮使零件便于熱處理。如對于某些形狀復雜的零件，為減小熱處理畸變及避免開裂，須選擇畸變開裂傾向小的材料，或使用淬透性稍高的材料以便淬火冷卻時采用較為緩和的冷卻介質等。
擬定合理的熱處理技術條件
熱處理技術條件包括硬度、力學性能、組織、滲層深度、畸變量……這些技術條件指標數值應合理，使熱處理操作具有可行性，簡便性。一些應考慮的原則或做法如下：
1）在滿足使用要求的前提下，盡量選用較低硬度范圍的技術條件，否則會增加熱處理的操作難度，使畸變開裂傾向增大。在適當放低淬火硬度要求的情況下，熱處理就可以采用分級淬火或等溫淬火。例如：45鋼制造的機床卡盤，當要求硬度大于48HRC時，則必須采用水淬油冷，此時畸變難以控制，開裂傾向大；當要求硬度降到40～44HRC時，采用分級淬火就能控制畸變量，事實上這樣的硬度（40～44HRC）已能滿足卡盤的使用要求。
2）凡是通過調質能滿足使用要求的零件，就不要再選擇更繁復的其他熱處理方法；正火能滿足使用要求時，就不要選用調質。總之，選擇熱處理方法在滿足使用要求的前提下以簡便、可靠為好。對于那些影響整機可靠性和使用壽命的關鍵、重要零件，必須施行相關繁復的熱處理，此時熱處理時要采取相應有效的措施，以便達到所要求的技術條件。
3）對于細長件或薄壁件，只需要局部有高硬度或高耐磨性時，應選擇局部淬硬的方案，以減少整個零件的畸變。
4）在同一零件上只進行一種熱處理時，應盡量避免不同部位上要求不同的硬度值，以簡化操作。
5）合理擬定耦合副配對零件所要求的技術條件差別，如汽車后橋主動齒輪的表面硬度比被動齒輪高出2～5HRC。
6）重要受力件除了有硬度要求外，還有力學性能甚至斷裂韌性等要求，所列出的力學性能指標應與材料、工件尺寸大小、取樣部位相匹配，即不能以小試樣得出的性能數據來代表大試樣的性能數據，或以試樣表面的性能數據代表試樣心部的性能數據。在確定力學性能指標時，要注意強度與塑韌性的合理配合，要充分考慮到材料、零件尺寸等因素，避免忽視韌性或過分追求韌性指標的偏向。
7）高溫下工作的零件還有高溫持久強度和蠕變極限等要求，腐蝕介質下工作的零件還有耐腐蝕及應力腐蝕等要求。對于這些特殊場合下的工作件，要充分注意它們的特殊性能要求，要對試樣及試驗條件提出一定的要求。
8）對于表面淬火或化學熱處理零件，應根據實際工況條件確定合理的表面硬化層深度或滲層深度，盡可能使表面的硬度、性能及組織達到最優匹配。以磨損為主的零件，應按零件的設計壽命和磨損速率來確定其硬化層深度，一般不宜過厚。以疲勞為主的零件，應按表面硬化方法、表心強度、載荷形式及零件形狀尺寸等因素來確定其硬化層深度，以達到最佳硬化率（硬化層深度與零件截面厚度之比）。應考慮處理方法、工藝參數對殘留應力場及疲勞強度的影響，應選擇在表面產生足夠深度的殘留壓應力的方案。從熱處理工藝和節能降耗考慮，硬化層就大滿足零件使用要求下，盡量選擇淺一些為好。
9）有些零件除硬度、力學性能要求外，還有一定的顯微組織要求，在技術條件中應列出取樣的要求，試樣還是實物，取樣部位、方法、評判標準等。
10）熱處理會產生畸變，影響零件的尺寸精度、穩定性及制造過程，因此熱處理畸變量往往是一項十分重要的技術指標。一方面要視零件的具體使用場合，合理擬定熱處理允許的畸變量，盡可能降低對熱處理畸變量的控制；另一方面，要選擇合適的熱處理方法（如有可能的話，盡量采用低溫化學熱處理工藝），通過設備、工夾具的保證，盡可能達到小的畸變量；此外還要通過原材料、機加工方法、加工量、整個加工工藝過程全面配合來保證零件的尺寸精度和穩定性。
11）為了保證機器零件使用的可靠性和安全性，必須強調熱處理質量的重現性，所選擇的熱處理工藝不一定是能達到最高性能指標的工藝，而必須是在具體的特定條件下保證所生產的全部零件都能過到設計所要求的性能指標的熱處理工藝。
合理的零件結構設計
在滿足零件使用要求的前提下，在零件設計時應考慮到零件的結構、形狀、尺寸能盡可能好地適應熱處理工藝要求，以便能降低熱處理的操作難度，可靠地保證熱處理質量，減少大量廢品（畸變超差、開裂），并以最低的耗費成本和生產周期達到預期的技術要求。
對熱處理零件結構設計的主要要求有：
1）零件幾何形狀力求對稱、簡單，截面厚度力求均勻、質量平衡，避免突然變化。遇結構尺寸厚薄相差懸殊時，為減少畸變或開裂，可在厚度大處加開工藝孔，并合理分布其位置和數量，盡可能避免淬火應力的分布不均勻。
2）零件應盡量避免尖銳、薄邊和大臺階，銳力夾角要倒鈍或改成過渡圓角。零件的狀棱角等部位是淬火應力最為集中處，往往成為淬火裂紋的起源。
3）盡量減少零件上的孔、槽、鍵槽，如果不可避免也盡可能使槽開得淺些。盡量避免局部滲碳、局部滲氮。
4）內孔要求淬硬時，應變不通孔（盲孔）為通孔，以改善冷卻條件。孔與孔之間或孔與棱邊之間應有一定距離。
5）熱處理件不允許設計成中空密封結構，以避免加熱時爆炸。如需設計成中空結構時，必須有排氣孔。
6）形狀復雜或不同部位有不同性能要求時，在可能的情況下，可改成組合結構；細（薄）長件在結構上有可能拼接時，應盡量拼接。
7）對于大件、長件，設計時應考慮便于熱處理時的裝夾、吊掛。
8）感應淬火的部位應盡量避免有孔或槽，如有不能避免的孔或槽，其邊緣一定要倒角，鍵槽可在槽肉端的圓弧處倒角，以便能保證順利地進行感應加熱。
9）帶花鍵孔的套和齒輪，外圓或齒部要求表面淬火時，對其壁厚應有最小尺寸的限制，以避免畸變超差。
10）設計時盡可能提高零件結構的剛性，必要時可采取附加加強筋或工藝橋等措施。
11）軸類零件的細長比不可太大。
