公元前14~11世纪的殷代时期，在金箔锤制过程中已采用了退火处理。白口铸铁柔化退火工艺的创始也不晚于战国初期(公元前5世纪)，这是中国古代热处理技术的一项重大发明。战国后期(公元前3世纪)已对熟铁进行渗碳淬火。西汉以来，淬火工艺较普遍地得到应用。

退火

河南殷墟出土的殷代金箔，经金相分析可知，是经过再结晶退火处理的，其目的是消除金箔冷锻硬化。1974年洛阳市出土的春秋末期战国初期的铁锛经过脱碳退火，使白口铸铁表面形成一层珠光体组织，以提高韧性。同时出土的铁铲是经过柔化退火的可锻铸铁件。20世纪50年代山东薛城出土的西汉 (公元前206~公元24)铁斧是铁素体基体的黑心可锻铸铁，当时柔化处理技术已有较大的提高。明代宋应星著《天工开物》(成书于1634年，刊印于1637年)有锉刀翻新工艺的记载，说明齿尖已磨损的旧锉刀，先退火再用錾子划齿。书中还记载了制针工艺中工序间消除内应力的退火。

渗碳

这种工艺起源于战国后期所创造的渗碳钢。1968年河北满城出土的西汉刘胜(卒于公元前 113年)的佩剑，经分析，表面有明显的渗碳层，并经淬火，其硬度为HV900~1170，而中心低碳部分的硬度为HV220~300。表面硬度较高，锋利耐磨，而中心则有很好的韧性，不易折断。刘胜的错金书刀经过渗碳局部淬火后，刃部和刃背获得硬韧兼备的效果，可见当时刀、剑的热处理工艺已具有很高的水平。《天工开物》叙述了古代制针用的渗碳剂和固体渗碳工艺。明末方以智著《物理小识》(成书于1647年)记载了3种渗碳剂:一是"虎骨朴硝酱，刀成之后火赤而屡淬之";二是"酱同硝涂錾口，锻赤淬火";三是用"羊角乳发为末，调敷刀口"。前两者都有一定的渗氮作用。