铁基粉末冶金的热处理应根据其化学成分和晶粒大小来确定，气孔的存在是一个重要因素。铁基粉末冶金在压制和烧结过程中，形成的孔隙贯穿整个零件，孔隙的存在影响热处理的方式和效果。铁基粉末冶金的热处理包括淬火、化学热处理、蒸汽处理和特殊热处理。铁基粉末冶金热处理是这样进行的：
1.淬火热处理工艺
由于气孔的存在，铁基粉末冶金材料的传热速率低于致密材料，因此淬火时淬透性相对较差。另外，在淬火过程中，粉末材料的烧结密度与材料的导热系数成正比。由于烧结工艺与致密材料的差异，铁基粉末冶金内部组织均匀性优于致密材料，但存在较小的微区不均匀性。因此，完全奥氏体化时间比相应的锻件长50%。添加合金元素时，完全奥氏体化温度会更高，时间会更长。
在铁基粉末冶金的热处理中，为了提高淬透性，一些合金元素如镍、钼、锰、铬、钒等。通常会添加。它们的作用与致密材料中的作用相同，能明显细化晶粒。当它们溶解在奥氏体中时，会增加过冷奥氏体的稳定性，保证淬火时奥氏体的转变，增加淬火材料的表面硬度和硬化深度。另外，粉末冶金材料淬火后必须回火，回火温度控制对粉末冶金材料的性能影响很大。因此，需要根据不同材料的特性来确定回火温度，以减少回火脆性的影响。
2.化学热处理过程
化学热处理一般包括三个基本过程：分解、吸收和扩散。例如，渗碳热处理的反应如下：
2CO[C]二氧化碳(放热反应)
CH4[C] 2H2(吸热反应)
碳分解后，被金属表面吸收，逐渐向内部扩散。材料表面有足够的碳浓度后，淬火回火会提高粉末冶金材料的表面硬度和硬化深度。由于粉末冶金材料中孔隙的存在，活性碳原子从表面渗入内部，完成化学热处理的过程。但材料密度越高，孔隙效应越弱，化学热处理的效果越不明显。因此，应使用碳势较高的还原气氛进行保护。根据粉末冶金材料的孔隙特性，其加热和冷却速度低于致密材料，加热时需要延长保温时间，提高加热温度。粉末冶金材料的化学热处理包括渗碳、渗氮、渗硫和多元合金化等。在化学热处理中，硬化深度主要与材料的密度有关。因此，在热处理过程中可以采取相应的措施，如：渗碳时，当材料密度大于7g/cm3时，应适当延长时间。化学热处理可以提高材料的耐磨性。粉末冶金材料非均匀奥氏体渗碳工艺可使被处理材料渗碳层表面碳含量达到2%以上，碳化物均匀分布在渗碳层表面，提高硬度和耐磨性。
3.蒸汽处理
蒸汽处理是通过加热蒸汽使材料表面氧化，在材料表面形成氧化膜，从而提高铁基粉末冶金的性能。
