為了保證硬化件心部具有必要的機械性能，消除加工過程中產生的內應力，減少硬化變形，為獲得良好的硬化層組織性能提供必要的原始組織，并為機械加工提供條件，工件硬化前必須進行不同的預先熱處理。
1、硬化前的預先熱處理工藝要求
預先熱處理中最后一道工序的加熱溫度至少要比硬化溫度高20～40℃。例如，40Cr在氮化前應進行調質處理，即40Cr在淬火后進行高溫回火處理，回火溫度在560~600之間，比氮化溫度高20～40℃。否則，工件在氮化過程中其心部組織及力學性能將發生變化，工件的變形無規律，變形量將無法控制。
2、常用的預先熱處理工藝
常用的預先熱處理工藝有調質、淬火+回火、正火及退火。
①不銹鋼硬化前的預先熱處理一般采用淬火+回火，目的是為了消除加工應力和改善組織。對硬度要求不高的工件可采用退火處理。奧氏體不銹鋼通常采用固溶處理。
②調質是結構鋼常用的預先熱處理工藝，調質的回火溫度至少要比硬化溫度高20～40℃。回火溫度越高，工件硬度越低，基體組織中碳化物彌散度愈小。因此，回火溫度應根據對基體性能和硬化層性能的要求綜合確定。調質后理想的組織是細小均勻分布的索氏體組織，不允許存在粗大的索氏體組織，也不允許有較多的游離鐵素體存在。
調質引起的脫碳對硬化層脆性和硬度影響很大，所以調質前的工件應留有足夠的加工余量，以保證機械加工時能將脫碳層全部切除。對硬化后要求變形很小的工件，在精加工前（如精磨）還應進行一次或多次穩定化處理，處理溫度應處于調質溫度和硬化溫度之間。調質后，若工件的硬度或金相組織不合格，允許返工。
③工、模具鋼硬化前的預先熱處理一般采用淬火+回火處理。
④正火預先熱處理只適用于對心部強度和韌性要求不高的工件，正火時冷卻速度不宜過慢。尺寸較大的工件不宜采用正火處理，因正火時過慢的冷卻速度會產生粗大組織，硬化后表面硬度低且不均勻。正火后不合格的工件允許返工。
⑤球鐵的預先熱處理多采用正火處理。
⑥退火處理在鈦合金中運用較多，結構鋼中極少采用退火處理。38CrMoAl鋼不允許采用退火處理，否則硬化層組織中易出現不利的針狀化合物。
⑦對于經過變形（如沖壓、鍛造、機加工等）的工件，應進行去應力退火處理，以減少變形。
還需說明的是，正火時冷卻速度不易過慢，調質時回火溫度不應過高，保溫時間不應太長。截面尺寸大的工件不易用正火態，而應調質處理，這是因為細小的原始組織比粗大的原始組織硬化后有更高的表面硬度及良好的硬度梯度。