在模具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，但对模具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，已有可能将模具材料科学、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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