金屬熱處理是將金屬工件放在一定的介質中加熱到適宜的溫度，並在此溫度中保持一定時間後，又以不同速度冷卻的一種工藝。

金屬熱處理是機械製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，而是透過改變工件內部的顯微組織，或改變工件表面的化學成分，賦予或改善工件的使用效能。其特點是改善工件的內在質量，而這一般不是肉眼所能看到的。大型鑄鋼件的熱處理爐

為使金屬工件具有所需要的力學效能、物理效能和化學效能，除合理選用材料和各種成形工藝外，熱處理工藝往往是必不可少的。鋼鐵是機械工業中應用最廣的材料，鋼鐵顯微組織複雜，可以透過熱處理予以控制，所以鋼鐵的熱處理是金屬熱處理的主要內容。另外，鋁、銅、鎂、鈦等及其合金也都可以透過熱處理改變其力學、物理和化學效能，以獲得不同的使用效能。

在從石器時代進展到銅器時代和鐵器時代的過程中，熱處理的作用逐漸為人們所認識。早在公元前770～前222年，華人在生產實踐中就已發現，銅鐵的效能會因溫度和加壓變形的影響而 變化。白口鑄鐵的柔化處理就是製造農具的重要工藝。