热处理加工是一种金属加工工艺，其主要过程是将材料放在一定的介质内加热、保温、冷却，通过改变材料表面或内部的组织结构，来控制其性能。

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这种工艺在金属材料生产和机械制造过程中起着重要的作用。
热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。这些过程互相衔接，不可间断。
加热是热处理的重要工序之一，金属热处理的加热方法很多，如采用木炭和煤作为热源，应用液体和气体燃料，以及利用电进行加热等。
热处理的主要作用有两个方面：改善工艺性能和改善材料或工件的使用性能。
例如，在机械加工之前常需进行退火处理，以调整硬度，改善冷加工性能；对于高碳钢工具来说，为了改善其机加工性能，往往要进行正火和球化退火处理；对于某些存在较严重成分偏析的铸锭，在热加工之前还需进行均匀化退火。
此外，正确的热处理工艺可以显著提高工件的使用寿命，如齿轮经过热处理后，其使用寿命可以比不经热处理的齿轮成几倍或几十倍地提高。