热处理加工是一种重要的金属热加工工艺，通过加热、保温和冷却等手段，以改变材料表面或内部的金相组织结构，从而控制其性能。
热处理是指将金属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金相组织结构，来控制其性能的一种工艺，钢铁是机械工业中应用最广的材料，其显微组织复杂，可以通过热处理予以控制。此外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能。
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：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，早期采用木炭和煤作为热源，后来应用液体和气体燃料。随着电的应用，加热变得易于控制，且无环境污染。加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一，选择和控制加热温度，是保证热处理质量的主要问题。加热温度随被处理的金属材料和热处理的目的不同而异，但一般都是加热到相变温度以上，以获得高温组织。
保温：当金属工件表面达到要求的加热温度时，还须在此温度保持一定时间，使内外温度一致，使显微组织转变完全，这段时间称为保温时间。转变需要一定的时间，因此保温是热处理过程中不可或缺的一步。
冷却：冷却也是热处理工艺过程中不可缺少的步骤，冷却方法因工艺不同而不同，主要是控制冷却速度。一般退火的冷却速度最慢，正火的冷却速度较快，淬火的冷却速度更快，但还因钢种不同而有不同的要求。
