在流化床热处理过程中，首先通过电阻或燃烧器将空气加热，热空气高速通过流化床层时会使其中的固体颗粒（通常为氧化铝）运动并被加热。当气体流速超过某一临界值后颗粒全部悬浮，显示出不规则的运动，呈现与液体相似的状态，即形成流化床。随后，构件在流化床中通过热传导实现热处理（图1）。

图1 流化床热处理示意图

流化床热处理的优点是：①流化床的传热系数为120～1200瓦/（米²·℃），远高于传统炉的传热系数80～90瓦/（米²·℃）。流化床流质能够很容易地使构件浸没并向其输送热量，使构件迅速升至要求的温度，升温速度是空气加热炉的10倍（图2）。②采用流化床热处理技术时，构件的温度不会超过流化床温度，能有效防止过热和过烧。影响流化床热处理效果的重要参数为颗粒尺寸，颗粒尺寸越小则与热处理工件的接触面积越大，传热效率越高。

图2 几种加热方式的升温速率对比

除了加热外，流化床也可用于构件淬火。流化床冷却速率低于水淬，但更加灵活，可通过改变流化气体、颗粒尺寸等调节冷却速率，且使用流化床时冷却速率变化较小，能够起到降低残余应力，减少变形的效果。

流化床热处理炉发明于20世纪60年代。在传统的流化床热处理炉中，热空气既用来产生流化作用，又用来加热固体颗粒，导致加热效率不高；此外，样品装载时会引起热量大幅流失。针对第一个问题，研究人员设计了固体颗粒加热装置，在其与热空气接触前进行加热，提高了加热效率。针对第二个问题，将流化床热处理炉进行了分区设计，将装载、加热以及保温隔离成互不传热的区域，减少了热量流失。为了进一步提高生产效率，美国阿瑞泽塔（Arizotah）公司开发了带有传送设备的流化床热处理系统。该系统由固溶热处理、淬火和时效处理流化床组成。位于流化床上部的步进梁沿特定线路输送构件，由机器人将构件从一流化床传送至另一相邻的流化床，进行下一步热处理。带有传送设备的流化床系统与分批进行处理的系统相比，保证了进入系统的每一个构件的升温速度、保温时间和淬火条件相同，使构件的性能更加稳定。