熱處理加工是一種金屬加工工藝，其主要過程是將材料放在一定的介質內加熱、保溫、冷卻，通過改變材料表面或內部的組織結構，來控制其性能。

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這種工藝在金屬材料生產和機械制造過程中起著重要的作用。
熱處理工藝一般包括加熱、保溫、冷卻三個過程，有時只有加熱和冷卻兩個過程。這些過程互相銜接，不可間斷。
加熱是熱處理的重要工序之一，金屬熱處理的加熱方法很多，如采用木炭和煤作為熱源，應用液體和氣體燃料，以及利用電進行加熱等。
熱處理的主要作用有兩個方面：改善工藝性能和改善材料或工件的使用性能。
例如，在機械加工之前常需進行退火處理，以調整硬度，改善冷加工性能；對于高碳鋼工具來說，為了改善其機加工性能，往往要進行正火和球化退火處理；對于某些存在較嚴重成分偏析的鑄錠，在熱加工之前還需進行均勻化退火。
此外，正確的熱處理工藝可以顯著提高工件的使用壽命，如齒輪經過熱處理后，其使用壽命可以比不經熱處理的齒輪成幾倍或幾十倍地提高。