熱處理一般包括加熱、保溫、冷卻三個過程。

熱處理一般包括加熱、保溫和冷卻三個過程，有時只有加熱和冷卻兩個過程。這些過程相互聯系，沒有中斷。

加熱是熱處理的重要過程之一。金屬熱處理的加熱方式有很多種，最早是以木炭和煤為熱源，然后是液體和氣體燃料。電的應用使加熱容易控制，沒有環境污染。這些熱源可以被熔鹽或金屬甚至漂浮的顆粒直接加熱或間接加熱。

金屬加熱時，工件暴露在空氣中，往往會導致氧化脫碳(即鋼件表面含碳量降低)，對熱處理后零件的表面性能產生非常不利的影響。因此，金屬通常應在受控氣氛或保護氣氛中加熱，在熔鹽和真空中加熱，也可通過涂層或包裝加熱。

高真空燒結爐的加熱溫度是熱處理過程的重要工藝參數之一。選擇和控制加熱溫度是保證熱處理質量的主要問題。加熱溫度隨待處理的金屬材料和熱處理目的而變化，但一般在相變溫度以上，以獲得高溫顯微組織。另外，轉變需要一定的時間，所以當金屬工件表面達到所需的加熱溫度時，必須在此溫度下保持一定時間，使內外溫度一致，組織轉變完成。這個時間叫做保持時間。采用高能量密度加熱和表面熱處理時，加熱速度極快，一般沒有保溫時間，而化學熱處理的保溫時間往往較長。

冷卻也是熱處理過程中不可或缺的一步。冷卻方式因工藝不同而異，主要控制冷卻速度。一般退火的冷卻速度最慢，正火的冷卻速度較快，淬火的冷卻速度較快。但由于鋼種不同，要求也不同。例如，空氣淬硬鋼可以在正火相同的冷卻速度下硬化。

金屬熱處理工藝可分為三類:整體熱處理、表面熱處理和化學熱處理。根據加熱介質、加熱溫度和冷卻方式的不同，每一類又可分為幾種不同的熱處理工藝。同一種金屬通過不同的熱處理工藝可以獲得不同的組織，因此具有不同的性能。鋼鐵是工業上應用最廣泛的金屬，其顯微組織也是最復雜的，因此鋼鐵的熱處理工藝有很多種。