Prosessi metallin fysikaalisten, kemiallisten ja mekaanisten ominaisuuksien muuttamiseksi käyttämällä hallittua lämmitystä ja jäähdytystä tunnetaan lämpökäsittelynä. Se on menettely, jota sovelletaan tuotteen valmistettavuuden parantamiseen tai palauttamiseen. Lämpökäsittelyjä käytetään yleisimmin metallurgiassa, valmistuksessa, kuumamuovauksessa ja hitsauksessa.
Lämpökäsittelyä voidaan käyttää raaka -aineisiin, kuten itse metalliin, tai valmiisiin tuotteisiin. Menetelmässä materiaalit kuumennetaan ankariin lämpötiloihin sisäisen rasituksen lisäämiseksi. Myöhemmin jäähdytys suoritetaan erittäin alhaisessa lämpötilassa, jota kutsutaan myös sammutukseksi. Tämä vahvistaa sisäistä hilarakennetta. Se tuo myös esiin hienostuneisuutta jyvissä, joilla on parempi vetolujuus.
Lämpökäsittely suoritetaan yleensä tuotteen pehmentämiseksi, kovettamiseksi ja materiaaliseksi muuttamiseksi. Pehmentäminen vähentää materiaalin kovuutta ja parantaa samalla sitkeyttä ja kestävyyttä. Se tuo esiin sitkeyttä ja parantaa myös raekokoa. Tätä kutsutaan yleisemmin hehkutukseksi tai normalisoimiseksi. Tyypillisesti se suoritetaan taipuisuuden palauttamiseksi ja metallin jännitysten lievittämiseksi materiaalissa. Myöhempiin tekniikoihin kuuluu karkaisu ja sammutus, jotka kovettavat ja jäähdyttävät nopeasti materiaalit.
Karkaisu suoritetaan enimmäkseen teräksellä sen kulumisominaisuuksien ja tehon lisäämiseksi. Kovettumisprosessin suorittamiseksi tarvitaan riittävästi hiili- ja seosainepitoisuutta. Kun terästä on riittävästi, se kovettuu suoraan. Jos hiilipitoisuus on riittämätön, voidaan kuitenkin käyttää hiilirikastusmenetelmää, joka lisää hiiliteräskomponenttien hiilisuhdetta.
Valikoiva karkaisu on muunnelma karkaisuprosessissa, jossa eri alueet altistuvat eri lämpötiloille. Sitä kutsutaan myös differentiaalikarkaisuksi. Sitä käytetään enimmäkseen instrumenttien, kuten miekkojen, veitsien ja pihtien, valmistukseen. Materiaalin muokkaaminen on lämpökäsittelymenetelmä, joka muuttaa materiaalin käyttäytymisominaisuuksia. Sitä käytetään pääasiassa teräksessä, ja sitä käytetään parantamaan ikääntymistä ja käyttöikää sekä lujuutta ja luotettavuutta.
Lämpökäsittelyä käytetään useimmiten suurille hiiliteräsosille. Teräs reagoi hyvin lämpökäsittelyihin erinomaisen hallittavuutensa vuoksi ja lisää kaupallista tehokkuutta lämpökäsittelyn jälkeen. Tämä tekee teräksen lämpökäsittelystä laajalti suositun metallurgisen teollisuuden prosessin. Muu kuin teräs, alumiini on toinen metalli, jolle lämpökäsittelyä käytetään laajasti. Toisin kuin teräs, alumiinin lämpökäsittely suoritetaan erityisesti suunnitelluissa uuneissa erittäin kontrolloiduissa lämpöolosuhteissa.