金屬熱處理是將金屬或合金工件放在一定的介質中加熱到適宜的溫度，并在此溫度中保持一定時間后，又以不同速度，在不同的介質中冷卻，從而改變金屬材料表面或內(nèi)部的顯微組織結構來控制其性能的一種工藝。

金屬熱處理是機械制造中的重要工藝之一，與其他加工工藝相比，熱處理一般不改變工件的形狀和整體的化學成分，而是通過改變工件內(nèi)部的顯微組織，或改變工件表面的化學成分，賦予或改善工件的使用性能。

其特點是改善工件的內(nèi)在質量。所以，它是機械制造中的特殊工藝過程，是機械零件和工模具制造過程中的重要工序之一。

它可以保證和提高工件的各種性能 ，如耐磨、耐腐蝕等。還可以改善毛坯的組織和應力狀態(tài)，以利于進行各種冷、熱加工。例如白口鑄鐵經(jīng)過長時間退火處理可以獲得可鍛鑄鐵，提高塑性；齒輪采用正確的熱處理工藝，使用壽命可以比不經(jīng)熱處理的齒輪成倍或幾十倍地提高；另外，價廉的碳鋼通過滲入某些合金元素就具有某些價昂的合金鋼性能，可以代替某些耐熱鋼、不銹鋼；工模具則幾乎全部需要經(jīng)過熱處理方可使用。

金屬顯微金相組織復雜，而且在不同的條件下金相會不同。金相不同，性能就會不同。而且金相組織可以通過熱處理進行改變和控制。鋼鐵是機械工業(yè)中應用最廣的材料，鋼鐵的熱處理也是金屬熱處理的主要內(nèi)容。

另外，鋁、銅、鎂、鈦等及其合金也都可以通過熱處理改變其力學、物理和化學性能，以獲得不同的使用性能。下圖是鋼鐵主要的幾種金相組織（將鋼材取樣，經(jīng)過打磨、拋光，最后用特定的腐蝕劑腐蝕顯示后，在金相顯微鏡下觀察到的組織）。