近些年來為了節約能源，追求更好的性能，國內外開始把各種強韌化熱處理、表面合金化、表面淬火、表面功能性覆層、形變強化等工藝進行了多種類型的組織和復合，使機械零部件的性能有了很大的提高，并把它開辟為新的熱處理技術領域。復合熱處理是將兩種或更多的熱處理工藝復合，或是將熱處理與其他加工工藝復合，使各工藝間互相彌補增強，以更大程度地挖掘材料潛力，使零件獲得單一工藝所無法達到的優良性能。

（1）多種熱處理方法的復合。表面合金化與淬火；滲碳或碳氮共滲后的淬火（重新加熱淬火或滲后直接淬火）；滲碳或滲氮后用激光進行表面淬火，如30CrMnSi鋼經560℃、30h滲氮+1000℃淬火，再經200℃、2h回火后，因有氮化物存在，晶粒非常細小，表層及心部均有較高的強韌性，在冷作模具上得到應用。

表面硬化與在低溫回火溫度下的表面化學熱處理；淬火處理與在高中溫回火溫度下的化學熱處理；兩種化學熱處理方法的復合；化學熱處理與涂層（化學沉積或電鍍）的復合；化學鍍與熱處理的復合。例如，在Ni-P化學鍍（3μm）之后進行400℃、1h的時效處理，可以消除鍍層應力，同時誘發析出Ni₃P相，顯著改善了耐磨性，使壓鑄模壽命大為提高。

（2）熱處理與其他工藝的復合。壓力加工與熱處理復合的形變熱處理，可按形變強化與相變強化的順序區分為三類：形變在相變前（形變淬火、形變等溫淬火等）；形變在相變后（回火馬氏體形變、調質形變，珠光體形變等）；以及形變在相變中進行（誘發馬氏體形變、等溫形變淬火、過飽和固溶體形變時效等）。整體或表面強化與表面形變強化（輥壓，噴丸），以及在整體或表面強化+表面功能性覆層（電鍍、噴涂、以及有機樹脂涂層等等）。

形變化學熱處理把各咱塑性變形加工工藝與化學熱處理（滲氮、滲碳、氮碳共滲、滲硼、滲硫和滲金屬等）結合起來，能夠大幅度提高鋼鐵零件抗磨損、耐疲勞等與表面強化有關的性能。

上面簡要介紹上了各種熱處理工藝復合的方法，從目前熱處理技術發展的趨勢看，復合熱處理發展前景廣闊。盡管有的工藝已應用于生產，但是對工藝復合后的基本規律及在復合作用下組織與性能變化的規律還很少有系統的研究，并且還有許多新的工藝方法有待于廣大熱處理工作著去探索與實踐。熱處理工藝復合的一般可遵循以下原則：

（1）功能繼承原則。復合熱處理可以是心部強韌化與表面強化的復合，也可以是兩種整體強化工藝或兩種表面處理工藝的復合。在考慮兩種工藝組合的可能性時，應當注意加熱規范，冷卻規范的合理配合。以及兩種表面合金化先后進行時，它們之間的相互作用及其對鋼的組織性能帶來的影響。在進行第二次熱處理時應該繼承第一次熱處理后的效果，而不應是為了獲得另一種性能而完全消除前處理的作用。它們是互補加強而不是顧此失彼。

（2）優質、經濟原則。從技術上的可能性及經濟上的合理性出發，一般來說，要通過工藝復合使工件更加具備多種功能，或是使工件的性能大幅度提高、壽命大幅度增長，而不會顯著增大工件的變形開裂傾向。熱處理工藝復合應當盡量簡化熱處理工序和縮短熱處理周期，熱處理工藝復合所消耗的資金一定要小于適當改善工件的性能和提高壽命而節約的資金，在經濟上才是合理的。