热处理是指对固态金属或合金进行适当方式的加热、保温和冷却，使其所需要的内部组织和性能的加工工艺方法。金属材料是否经过热处理对其性能影响颇大。在机械制造中，绝大多数零件都需要进行热处理。
因目前钢在机械制造中的所用的比例最大，其热处理方法又最具有代表性，故在此主要分析钢常用热处理方法及其目的。
退火（俗称焖火）
退火是指将钢件加热至临界温度（可查阅相关资料）以上30-50°，保温一段时间后再缓慢冷却（常随炉冷却）的工艺，多用来消除铸件、锻件、焊接件的内应力，降低其硬度易于切削加工，细化晶粒，改善内部组织，增加零件的韧性。正火（俗称正常化）
正火是指将钢件加热到临界温度以上，保温一段时间后放入空气中冷却的工艺，多用来处理低碳钢、中碳钢和表面渗碳零件，使其组织细化，增加强度和韧性，减少内应力，改善其切削性能淬火（俗称蘸火）
淬火是指将钢件加热至临界点以上，保温一段时间后放入淬火介质（又称淬火剂）中急剧冷却的工艺，用来提高钢的硬度和强度以及疲劳强度。常用的淬火剂有水、盐水、机油等。要注意，因淬火时钢件内部会产生较大的内应力，工件会变脆，故淬火后必须回火！回火和调质
回火是指将淬硬的工件加热至临界点（可查阅相关资料）以下某一温度，保温一段时间后在空气中或油中冷却的工艺，分为低温回火、中温回火和高温回火三种情况。回火的目的是消除工件淬火后的脆性和内应力，提高钢的塑性和韧性。
通常是将淬火后又高温回火的热处理工艺称为调质，其目的是提高工件的综合力学性能。重要的零件一般都需要进行调质。表面淬火
为了使某些零件（如齿轮）满足既耐磨又耐冲击的工作要求，应使其工作表面有较高的硬度、强度和耐磨性而心部仍保持原有的强度和韧性，可采用某些加热方式使工件的表面迅速达到淬火温度而心部温度还很低时对其进行淬火，这种工艺称为表面淬火。渗碳
为了增加零件表面的含碳量和一定的碳浓度梯度，将工件在渗碳介质中加热并保温，使碳原子渗入工件表面的化学热处理工艺称为渗碳。
渗碳可以使得零件表面硬度高、强度高、耐磨性好而保持心部原有的韧性和强度，多用在受冲击载荷的低碳钢、低碳钢合金钢或中碳钢零件中。渗氮
渗氮也是一种化学热处理工艺，其工艺方法与渗碳类似。由于氮的特殊作用，使得工件表面的硬度更高，耐磨性与耐腐蚀性好，渗氮多用于耐磨性零件（钢件或铸铁件），特别适用于在潮湿、碱水或燃烧气体介质中工作的零件。时效
时效是指将钢件加热至不大于120-130°的温度，长时间保温后再让其随炉或在空气中冷却的工艺，用来消除或减小工件的微观应力，防止其变形和开裂，稳定工件的形状和尺寸。
以上只是概括性的地介绍钢的常用热处理工艺及目的。