金属热处理是一种通过改变金属的温度、组成和结构来改变其性能的技术。常见的金属热处理操作包括：退火、正火、淬火、回火等。退火是将金属加热到一定温度，然后缓慢冷却，以改善其组织和性能；正火是将金属加热到比退火更高的温度，然后迅速冷却，以获得更细的晶粒和更高的强度；淬火是将金属加热到比正火更高的温度，然后迅速冷却，以获得更高的硬度；回火是将淬火后的金属加热到一定温度，然后缓慢冷却，以改善其韧性和延展性。
化学热处理是一种通过加热金属材料，并加入特定的化学品来改变其表面或内部组织结构的工艺。它包括渗碳、氮化等几种不同的方法。在渗透过程中，将需要处理的工件放入密封的炉子中，然后通入高温气体和液体燃料进行燃烧，产生含有活性成分的气体，使铁元素转化为氧化物进入表层形成一层黑色硬质保护膜——即我们常说的“淬火”。这种过程可以使材料的硬度得到显著提高，从而提高耐磨性和性等特点。
固溶热处理是一种金属材料强化方法，通过将工件加热至高温（通常是熔点附近），使合金元素或杂质充分溶解到基体中。这个过程称为“晶格扩散”，因为原子会从较低能量的状态跃迁到较高能量状态的空位上，从而增加了材料的强度和硬度。该过程的优点是简单、易于操作且成本低廉；缺点则是只能提高室温下的硬度和耐磨性，不能增加屈强比。此外，由于在固态下进行化学反应的可能性较小，因此无法改变某些元素的含量比例以获得所需性能的零件。