退火還在隕石加工中被應(yīng)用。隕鐵實(shí)際上屬高鐵鎳合金。居住在兩河流域的人類從公元前3000多年以前就開(kāi)始使用這一“天賜”的金屬。為了制造刀具或小件物品，他們采用了退火或鍛造工藝[8]。這是人類最早的鋼鐵熱處理。我國(guó)在商周遺址中共發(fā)現(xiàn)了七件隕鐵制品[14]，有經(jīng)過(guò)鍛造和退火加工的痕跡。其中年代最久的是1972年河北藁城臺(tái)西村商代遺址出土的屬公元前14世紀(jì)的鐵刃銅鉞。在鐵刃中有高、低鎳層狀組織，確認(rèn)系采用含鎳較高的隕鐵鍛制而成。另有一件是1977年在北京平谷縣劉家河村的商代墓葬中發(fā)現(xiàn)鐵刃銅鉞。其中的鐵刃被鍛造成2毫米左右厚的薄片。這一鐵刃銅鉞明顯是經(jīng)歷過(guò)鍛造和退火加工。相比之下，中國(guó)的隕鐵加工較兩河流域晚些，這些制品的退火加工是否是中國(guó)先民所為，在國(guó)際考古學(xué)界仍有爭(zhēng)議。國(guó)外有相當(dāng)多的學(xué)者認(rèn)為，這一件物品很有可能是從中東或亞洲其它地區(qū)引入的，他們認(rèn)為中國(guó)用鐵歷史較短，在當(dāng)時(shí)還沒(méi)有能力進(jìn)行類似的金屬加工[11]。
退火在商代被用于自然金的加工。自然金主要來(lái)源于天然金塊和砂金的熔塊。金的早期一個(gè) 重要用途是做成很薄的金葉或金片，來(lái)裝飾器物。國(guó)外早期通常采用冷加工使金片的厚度減到百 分之幾毫米。中國(guó)出土的金制品多為飾物，如金臂釧、金耳墜、金珥、金葉等，出土的商代遺存中還有相當(dāng)薄的金箔。如安陽(yáng)大司空殷商墓出土的金箔，其厚度為 0.01±0.001mm，經(jīng)原北京鋼鐵學(xué)院冶金史教研室分析，其晶粒大小均勻、晶界平直，認(rèn)為是采用鍛打和退火工藝制成的[12]。由于中國(guó)早期在建筑等方面的大面積裝飾需要，促使中國(guó)工匠在金箔的加工中應(yīng)用了退火處理。退火的應(yīng)用，使中國(guó)商代就擁有金箔。
周朝，特別是春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，是我國(guó)的冶鐵術(shù)的肇始時(shí)期。這期間出現(xiàn)了固體滲碳制鋼術(shù)。固體滲碳是采用將工件埋入固體滲碳物質(zhì)中進(jìn)行處理的工藝技術(shù)，它是最古老的熱處理技術(shù)之一。中國(guó)固體滲碳處理大約開(kāi)始于春秋時(shí)期，其年代大約在公元前7至前6世紀(jì)左右，這是金屬化學(xué)熱處理的開(kāi)端。固體滲碳鋼可以制作更加鋒利、細(xì)長(zhǎng)的兵器，是換代的兵器材料。中國(guó)古代的文獻(xiàn)《越絕書(shū)》對(duì)此有描述，“黃帝之時(shí)，以玉為兵，禹穴之時(shí)，以銅為兵，當(dāng)此之時(shí)(文中指春秋時(shí)期，筆者注)，做鐵兵，威服三軍”。固體滲碳制鋼在我國(guó)的應(yīng)用比國(guó)外制鐵業(yè)的發(fā)源地落后了大約十個(gè)世紀(jì)。采用固體滲碳法制取的產(chǎn)品被稱為快煉鐵。我國(guó)出土的塊煉鐵實(shí)物不多，考古證實(shí)在春秋晚期墓葬中已經(jīng)出現(xiàn)中碳的塊煉鐵滲碳鋼。如對(duì)湖南長(zhǎng)沙楊家山出土的春秋晚期鋼劍的分析表明[8]，其含碳量為0.5%左右，屬塊煉鐵滲碳鋼制品，其年代為公元前 6世紀(jì)左右。
戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，我國(guó)古代熱處理的一項(xiàng)舉世矚目的成就是發(fā)明了鑄鐵柔化術(shù)。經(jīng)大量的考古證實(shí)， 我國(guó)鑄鐵的發(fā)明大約在春秋中期。迄今發(fā)掘出年代最早的鑄鐵殘片是在山西天馬——曲村晉文化 墓葬中出土的。屬于戰(zhàn)國(guó)早期用白口鑄鐵制成的產(chǎn)品亦發(fā)掘出十余件[13]。中國(guó)工匠為了克服白口 鑄鐵的脆性，大約于公元前五世紀(jì)發(fā)明了適用于鑄鐵柔化處理的退火技術(shù)，在河南洛陽(yáng)戰(zhàn)國(guó)早期 灰坑出土的鐵錛，其內(nèi)部組織為萊氏體，表面有約1毫米左右的珠光體帶。珠光體層的存在，使白口鑄鐵具有韌性，很明顯這是通過(guò)退火處理得到的組織。與鐵錛同坑出土還有一個(gè)鐵 。這一鐵 已基本繡蝕，其殘部經(jīng)金相檢驗(yàn)表明，其基體組織為鐵素體脫碳層，石墨組織為比較完善的團(tuán)絮狀退火石墨。可以認(rèn)為這是通過(guò)退火得到的展性鑄鐵。據(jù)分析其大約是經(jīng)過(guò)在900℃或稍高的溫度下，進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的退火，使?jié)B碳體分解，得到團(tuán)絮狀的石墨，歐洲同類型的可鍛鑄鐵的出現(xiàn)是在1720年之后[14]。
根據(jù)文物考古分析，中國(guó)古代淬火技術(shù)可能最早被應(yīng)用于塊煉鐵中。考古發(fā)掘的一件淬火實(shí) 物[15]是河北易縣燕下都武陽(yáng)臺(tái)村戰(zhàn)國(guó)晚期遺址出土的鋼劍。其含碳量為0.5%～0.6%，整支劍身由高碳層與低碳層相間組成，刃部主要由淬火馬氏體所構(gòu)成。這是典型的塊煉滲碳鋼疊打鍛造的淬火組織。經(jīng)過(guò)鍛打塊煉鐵，鐵吸收了炭份，減少了夾雜物就成為鋼。這種鋼組織緊密、碳分均勻， 適用于制作兵器和刀具。這一煉鋼技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展是“百煉鋼”技術(shù)。對(duì)戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的鋼鐵制品的金相分析還發(fā)現(xiàn)鋼鐵內(nèi)部有類似回火和正火的組織，我國(guó)工匠可能在無(wú)意之間應(yīng)用了類似于回火和正火的工藝，從而拓展了鋼鐵制品的用途。
