钢经热处理后性能之所以发生重大的变化，是由于经过不同的加热和冷却过程，钢的组织结构发生了变化。因此，要制定正确的热处理工艺规范，保证热处理质量，必须了解钢在不同加热和冷却条件下的组织变化规律，这就是热处理的原理。

钢为什么可以进行热处理？是不是所有的金属材料都能进行热处理呢？这个问题与合金相图有关。原则上只有在加热或冷却时发生固溶度显著变化或者发生类似纯铁的同素异构转变，即有固态相变发生的合金才能进行热处理。纯金属、某些单相合金等不能用热处理强化，只能采用加工硬化的方法。因为钢具有共析转变这一重要特性，像纯铁具有同素异构转变一样，所以能进行热处理。但是铁碳相图反映的是热力学上近于平衡时铁碳合金的组织状态与温度及合金成分之间的关系。A1线、A3线和Acm线是钢在缓慢加热和冷却过程中组织转变的临界点。实际上，钢进行热处理时其组织转变并不按照铁碳相图上所示的平衡温度进行，通常都有不同程度的滞后现象。加热或冷却速度越快，则滞后现象越严重。