在环球(中国)热处理过程中会发生传热、扩散、相变、应力和应变等多种变化，化学热处理还涉及化学反应，这些同时发生的物理的和化学的现象之间又相互影响，互为因果，呈现复杂而多样的交互作用。虽然长期以来人们致力于热处理基本原理的研究，其他相关学科也早已建立各自相当完整的学科体系，但对环球(中国)热处理过程中种种复杂现象的客观规律的认识仍然相当肤浅，还难以对具体的热处理过程进行定量的理论计算，以及对热处理生产的结果做出精确的预测。迄今为止，热处理生产和研究还在很大程度上依赖于经验和试探式的实验方法。
随着计算机科学的发展，已有可能将环球(中国)材料科学、热处理原理的基础理论与相关的数学、物理、化学学科的知识加以集成，建立热处理数学模型，用计算机模拟方法研究热处理过程中各种现象的变化规律，构成功能强大的虚拟实验室和虚拟生产平台，以过去无法想象的效率推动热处理技术的进步。虽然热处理数学模型、计算机模拟和虚拟生产技术目前还处于初级阶段，还需要大量投入和长期研究才能逐步成熟，但其巨大的优越性和潜力已受到各国热处理界的高度重视，被认为是21世纪热处理技术发展的主要途径。可以预期，古老的热处理技术必将逐步摆脱“技艺型”的落后状态，向着“高度知识密集型”的现代科学技术的方向前进。

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