金属材料热处理是机械制造中的重要工艺之一，它通过改变工件内部的显微组织或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。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。金属热处理工艺大体可分为整体热处理、表面热处理、局部热处理和化学热处理等。

整体热处理是对工件整体加热，然后以适当的速度冷却，以改变其整体力学性能的金属热处理工艺。钢铁整体热处理大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺。退火、正火、淬火、回火是整体热处理中的“四把火”，其中的淬火与回火关系密切，常常配合使用，缺一不可。

退火是将钢加热至适当温度，保温后缓慢冷却，以改善钢的铸造、锻轧、焊接后粗大而不均匀的组织，降低硬度，提高塑性，为切削加工做准备。正火是将工件加热至Ac3以上30-50度，保温后取出空冷/喷水/吹风冷却，以使晶粒细化和碳化物分布均匀化。淬火是将钢加热至临界点以上，保温一段时间后快速冷却，以提高钢的强度，硬度，耐磨性，韧性，疲劳强度甚至铁磁性，耐腐蚀性。回火是淬火后的工件重新加热至低于下临界温度的适当温度，保温一段时间后在空气或水、油等介质中冷却的过程，以清除淬火产生的应力，改善零件综合性能，降低工件的强度，硬度，提高塑性和韧性。

除了上述四种基本工艺，还有调质、球化退火、等温退火、石墨化退火、扩散退火和去应力退火等多种热处理工艺。