唐山自由锻件锻造余热等温正火是锻件成形后，当温度高于Ar3(对亚共析钢)时急速冷却，冷却到等温温度后保温一段时间后空冷至室温。 唐山自由锻件锻件成形后温度一般在900～1000℃，急冷速度一般控制在30～42℃/min，等温温度一般为550～680℃(具体需根据不同材质确定)。急冷是该工艺的关键工序，可通过调节冷却风量、风速、风温和风向，保证锻件冷却后温度均匀。等温温度根据材料种类和要求的硬度确定，一般选在珠光体转变曲线的鼻部以缩短等温保温时间。锻造余热等温正火多用于渗碳齿轮钢，例如SCM420H、SCM822H、SAE8620H和20CrMnTiH等。

唐山自由锻件咬合抗力实际就是发生“冷焊”时的抵抗力。该性能对于模具材料较为重要。唐山自由锻件试验时通常在干摩擦条件下，把被试验的工具钢试样与具有咬合倾向的材料（如奥氏体钢）进行恒速对偶摩擦运动，以一定的速度逐渐增大载荷，此时，转矩也相应增大，该载荷称为“咬合临界载荷”，临界载荷愈高，标志着咬合抗力愈强。

唐山自由锻件锻件淬火冷却时，由于不同部位存在温度差异及组织转变的不同所引起的应力称为淬火内应力。当淬火应力超过钢的屈服强度时，锻件将产生变形；当淬火应力超过钢的抗拉强度时，锻件将产生裂纹而成为废品。唐山自由锻件为了防止锻件的变形和开裂的产生，可采用不同的淬火方法 (如分级淬火或等温淬火等）和工艺合理的设计措施（如结构对称、斜面均匀、避免尖角等），尽量减少淬火应力，并在淬火后及时进行回火处理。

唐山自由锻件锻造余热正火(退火)是锻件成形后，当温度高于Ar3(对亚共析钢)时，进入正火炉、冷却箱或退火炉内进行正火或控制冷却，得到正火组织。唐山自由锻件由于锻造加热温度高，采用此方法处理后锻件的晶粒较粗，一般用于预备热处理，不适用对于晶粒度有较高要求的锻件。同时，处理后得到的组织为珠光体+铁素体平衡组织，粗晶粒在后续热处理中不存在组织遗传，晶粒可重新细化。