合金结构钢属于亚共析钢，可分为两类：
渗碳合金结构钢（ m（C）≤0.25%）。该类钢锻件加工后还要进行渗碳、淬火、回火处
理。它的热处理目的是消除锻造应力，使组织均匀化和改善切削加工性能。一般采用正火或等温退火处理。
正火处理———锻件加热奥氏体化并均匀后，空冷。如果锻件散热条件好，冷却速度较快，奥氏体在向珠光体转变的温度范围内，还未转变完，温度就降到向贝氏体转变的温度范围。就会形成非正常组织，如粒状贝氏体等。非正常组织的出现，锻件硬度就会偏高，给切削加工带来困难，刀具磨损快，甚至折断钻头，打坏车刀、拉刀、滚刀等。这不仅增加刀具消耗，而且影响零件加工质量和生产效率。
如果锻件散热条件较差，冷却速度太慢，就可能出现正火带状组织超差。具有这种组织的锻件，其硬度有的可能合格，有的可能偏低，而其加工性能随加工方法以及切削方向而异。加工表面凹凸不平，表面粗糙度高，造成渗碳淬火变形量增加。
正火的锻件出现上述缺陷组织并非个别钢种，常用的渗碳钢20CrMnTi、20CrMnMo、20CrMo、20CrVB、25MnTiBRE等许多钢种的锻件都可能产生。
防止上述缺陷组织的最有效的办法是把冷却速度控制起来，采用等温退火处理。即锻件加热奥氏体化后，迅速冷却到 Ar1以下奥氏体向珠光体转变的某个温度范围内等温，使相变在恒定温度下进行，待相交完毕后，自由冷却至室温。
等温退火能有效防止带状组织超差，避免非正常组织出现，保证金相组织合格，并有利于消除锻造应力，减少渗碳淬火变形。
等温退火得到的金相组织是由铁素体和珠光体等轴晶粒组成，硬度波动范围小，并可根据需要调节，提供良好的切削加工性能。
但如果锻件采用正火处理，其切削性能和渗碳淬火后的变形都能达到要求，因正火较等温退火节省，宜采用正火。对有些渗碳合金钢锻件，经正火后，硬度太高，不利于切削加工，正火后，应经高温回火降低硬度，改善切削性能。
调质合金结构钢（ω（C）为 0.25%~0.6%）锻件，凡锻后进行一次处理，即能达到零件技术要求的，一般采用调质处理。对另外一类锻件，切削加工后还必须再进行热处理才能达到零件的技术要求的，一般预先热处理采用正火或正火加高温回火或调质处理。
