零件设计及机械加工与热处理工艺的关系
热处理是机器零件制造过程中的一个重要环节，它对零件的最终性能、使用寿命起着决定性的影响，并且最终热处理是在一系列冷加工之后进行的，是整个加工过程的最后几个环节之一，如果热处理产生废品，不仅仅是浪费钢材，而且使各道工序的成果付之东流，损失大量的加工工时，并贻误工期，因此保证零件的热处理质量是十分重要的。
要保证热处理质量，除了制定正确的热处理工艺和严格热处理工艺规程及操作外，还必须对选材、拟定合理技术要求零件合理设计及各工序间的正确配合等环节加以注意。
选材
要按零件的服股条件、常见的失效形式，着眼零件的形状、结构、尺寸，从满足性能要求及经济性等角度出发合理选择材料；另外，还要考虑到材料有关的工艺性，包括铸、锻、焊、热处理、机械加工性能。热处理工艺性，如淬透性、淬硬性、回火脆性、过热敏感性、氧化脱碳严重程度、畸变开裂倾向等，均与材质有关，选材时要充分考虑使零件便于热处理。如对于某些形状复杂的零件，为减小热处理畸变及避免开裂，须选择畸变开裂倾向小的材料，或使用淬透性稍高的材料以便淬火冷却时采用较为缓和的冷却介质等。
拟定合理的热处理技术条件
要按零件的服役条件、常见的失效形式，着眼零件的形状、结构、尺寸，从满足性能要求及经济性等角度出发合理选择材料；另外，还要考虑到材料有关的艺性，包括铸、锻、焊、热处理、机械加工性能。热处理工艺性，如淬透性、淬硬性、回火脆性、过热敏感性、氧化脱碳严重程度、畸变开裂倾向等，均与材质有关，选材时要充分考虑使零件便于热处理。如对于某些形状复杂的零件，为减小热处理畸变及避免开裂，须选择畸变开裂倾向小的材料，或使用淬透性稍高的材料以便淬火冷却时采用较为缓和的冷却介质等。
拟定合理的热处理技术条件
热处理技术条件包括硬度、力学性能、组织、渗层深度、畸变量……这些技术条件指标数值应合理，使热处理操作具有可行性，简便性。一些应考虑的原则或做法如下：
1）在满足使用要求的前提下，尽量选用较低硬度范围的技术条件，否则会增加热处理的操作难度，使畸变开裂倾向增大。在适当放低淬火硬度要求的情况下，热处理就可以采用分级淬火或等温淬火。例如：45钢制造的机床卡盘，当要求硬度大于48HRC时，则必须采用水淬油冷，此时畸变难以控制，开裂倾向大；当要求硬度降到40～44HRC时，采用分级淬火就能控制畸变量，事实上这样的硬度（40～44HRC）已能满足卡盘的使用要求。
2）凡是通过调质能满足使用要求的零件，就不要再选择更繁复的其他热处理方法；正火能满足使用要求时，就不要选用调质。总之，选择热处理方法在满足使用要求的前提下以简便、可靠为好。对于那些影响整机可靠性和使用寿命的关键、重要零件，必须施行相关繁复的热处理，此时热处理时要采取相应有效的措施，以便达到所要求的技术条件。
3）对于细长件或薄壁件，只需要局部有高硬度或高耐磨性时，应选择局部淬硬的方案，以减少整个零件的畸变。
4）在同一零件上只进行一种热处理时，应尽量避免不同部位上要求不同的硬度值，以简化操作。
5）合理拟定耦合副配对零件所要求的技术条件差别，如汽车后桥主动齿轮的表面硬度比被动齿轮高出2～5HRC。
6）重要受力件除了有硬度要求外，还有力学性能甚至断裂韧性等要求，所列出的力学性能指标应与材料、工件尺寸大小、取样部位相匹配，即不能以小试样得出的性能数据来代表大试样的性能数据，或以试样表面的性能数据代表试样心部的性能数据。在确定力学性能指标时，要注意强度与塑韧性的合理配合，要充分考虑到材料、零件尺寸等因素，避免忽视韧性或过分追求韧性指标的偏向。
7）高温下工作的零件还有高温持久强度和蠕变极限等要求，腐蚀介质下工作的零件还有耐腐蚀及应力腐蚀等要求。对于这些特殊场合下的工作件，要充分注意它们的特殊性能要求，要对试样及试验条件提出一定的要求。
8）对于表面淬火或化学热处理零件，应根据实际工况条件确定合理的表面硬化层深度或渗层深度，尽可能使表面的硬度、性能及组织达到最优匹配。以磨损为主的零件，应按零件的设计寿命和磨损速率来确定其硬化层深度，一般不宜过厚。以疲劳为主的零件，应按表面硬化方法、表心强度、载荷形式及零件形状尺寸等因素来确定其硬化层深度，以达到最佳硬化率（硬化层深度与零件截面厚度之比）。应考虑处理方法、工艺参数对残留应力场及疲劳强度的影响，应选择在表面产生足够深度的残留压应力的方案。从热处理工艺和节能降耗考虑，硬化层就大满足零件使用要求下，尽量选择浅一些为好。
9）有些零件除硬度、力学性能要求外，还有一定的显微组织要求，在技术条件中应列出取样的要求，试样还是实物，取样部位、方法、评判标准等。
10）热处理会产生畸变，影响零件的尺寸精度、稳定性及制造过程，因此热处理畸变量往往是一项十分重要的技术指标。一方面要视零件的具体使用场合，合理拟定热处理允许的畸变量，尽可能降低对热处理畸变量的控制；另一方面，要选择合适的热处理方法（如有可能的话，尽量采用低温化学热处理工艺），通过设备、工夹具的保证，尽可能达到小的畸变量；此外还要通过原材料、机加工方法、加工量、整个加工工艺过程全面配合来保证零件的尺寸精度和稳定性。
11）为了保证机器零件使用的可靠性和安全性，必须强调热处理质量的重现性，所选择的热处理工艺不一定是能达到最高性能指标的工艺，而必须是在具体的特定条件下保证所生产的全部零件都能过到设计所要求的性能指标的热处理工艺。
合理的零件结构设计
在满足零件使用要求的前提下，在零件设计时应考虑到零件的结构、形状、尺寸能尽可能好地适应热处理工艺要求，以便能降低热处理的操作难度，可靠地保证热处理质量，减少大量废品（畸变超差、开裂），并以最低的耗费成本和生产周期达到预期的技术要求。
对热处理零件结构设计的主要要求有：
1）零件几何形状力求对称、简单，截面厚度力求均匀、质量平衡，避免突然变化。遇结构尺寸厚薄相差悬殊时，为减少畸变或开裂，可在厚度大处加开工艺孔，并合理分布其位置和数量，尽可能避免淬火应力的分布不均匀。
2）零件应尽量避免尖锐、薄边和大台阶，锐力夹角要倒钝或改成过渡圆角。零件的状棱角等部位是淬火应力最为集中处，往往成为淬火裂纹的起源。
3）尽量减少零件上的孔、槽、键槽，如果不可避免也尽可能使槽开得浅些。尽量避免局部渗碳、局部渗氮。
4）内孔要求淬硬时，应变不通孔（盲孔）为通孔，以改善冷却条件。孔与孔之间或孔与棱边之间应有一定距离。
5）热处理件不允许设计成中空密封结构，以避免加热时爆炸。如需设计成中空结构时，必须有排气孔。
6）形状复杂或不同部位有不同性能要求时，在可能的情况下，可改成组合结构；细（薄）长件在结构上有可能拼接时，应尽量拼接。
7）对于大件、长件，设计时应考虑便于热处理时的装夹、吊挂。
8）感应淬火的部位应尽量避免有孔或槽，如有不能避免的孔或槽，其边缘一定要倒角，键槽可在槽肉端的圆弧处倒角，以便能保证顺利地进行感应加热。
9）带花键孔的套和齿轮，外圆或齿部要求表面淬火时，对其壁厚应有最小尺寸的限制，以避免畸变超差。
10）设计时尽可能提高零件结构的刚性，必要时可采取附加加强筋或工艺桥等措施。
11）轴类零件的细长比不可太大。
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