热处理一般不改变工件形状和整体的化学成分，而是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。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。

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。

金属整个生产过程中均可进行相应的热处理以改善金属材料性能。金属铸件通常需要进行消除内应力的低温退火，或完全退火，或正火，有的还需要淬火后回火（时效）。对金属锭的热处理，压力加工过程中的和成品的热处理，在冶金企业和机械工厂内，他是半成品和机器零件制造的主要工序之一。热处理作为中间工序，能改进工件的某些加工性能（如锻造性，切削性等）；若作为操作，它能赋予金属和合金以所需力学、物理和化学等综合性能，产品符合规定的质量要求。在影响金属材料结构变化的深度和多样性方面，热处理较机械加工和其他处理也更为有效。热处理还可与化学处理、形变加工和磁场作用等联合进行，进一步改善金属材料的性能。

为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应用广的材料，其复杂的显微组织可以通过热处理予以控制，从而获得所需的力学性能和物理化学。例如，各种钢材常需进行正火处理，以获得细而均匀的组织和较好的力学性能。调质钢需进行淬火及高温回火以良好的整体力学性能。45钢广泛用于机械制造，这种钢的机械性能很好。但是这是一种中碳钢，淬火性能并不好， 45号钢可以淬硬至HRC42~46。所以如果需要表面硬度，又希望发挥45＃钢优越的机械性能，常将45＃钢表面渗碳淬火，这样就能得到需要的表面硬度。GCr15钢是一种合金含量较少、具有良好性能、应用广泛的高碳铬轴承钢。经过淬火加回火后具有高而均匀的硬度、良好的耐磨性、高的接触疲劳性能，。这些都说明热处理对钢铁材料的研究生产发挥了重大作用

另外，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，以获得不同的使用性能。比如铝合金一般需时效强化来提高强度，以达到所需的力学性能要求。