Processen att ändra de fysiska, kemiska och mekaniska egenskaperna hos en metall genom att tillämpa kontrollerad uppvärmning och kylning kallas värmebehandling. Det är en procedur som används för att förbättra eller återställa en produkts tillverkningsbarhet. Värmebehandlingar används oftast inom metallurgi, tillverkning, varmformning och svetsning.
Värmebehandling kan tillämpas på råvaror, som i själva metallen, eller på färdiga produkter. Metodiken involverar uppvärmning av material till svåra temperaturer för att öka inre stress. Därefter sker kylning vid extremt låg temperatur, en process som även kallas härdning. Detta stärker den inre gallerstrukturen. Det tar också fram finesser i kornen som har en ökad draghållfasthet.
Värmebehandling utförs vanligtvis för att mjuka upp, härda och väsentligt modifiera en produkt. Mjukning minskar hårdheten hos ett material samtidigt som det förbättrar duktiliteten och motståndet. Det tar fram seghet och förbättrar även kornstorleken. Detta är mer känt som glödgning eller normalisering. Vanligtvis utförs det för att återställa duktiliteten och för att mildra metallspänningar i ett material. Senare tekniker inkluderar härdning och härdning, som segar och snabbt kyler av materialen.
Härdning utförs mestadels på stål för att öka dess slitageegenskaper och styrka. Tillräckligt innehåll av kol och legeringar krävs för att härdningsprocessen ska kunna genomföras. När det finns i tillräckliga mängder härdas stålet direkt. Om kolhalten är otillräcklig kan dock en metod för kolanrikning användas, vilket ökar kolkvoten i kolstålkomponenter.
Selektiv härdning är en variation i härdningsprocessen där olika områden utsätts för olika temperaturer. Det är också känt som differentiell härdning. Det används mest för att tillverka instrument som svärd, knivar och tång. Materialmodifiering är en värmebehandlingsmetodik som modifierar ett materials beteendeegenskaper. Mestadels applicerat på stål, används det för att förbättra åldrande och livslängd, såväl som styrka och tillförlitlighet.
Värmebehandling tillämpas oftast på stora kolstålkomponenter. Stål svarar bra på värmebehandlingar, på grund av dess extrema hanterbarhet, och ökar i kommersiell effektivitet efter applicering av en värmebehandling. Detta gör värmebehandling av stål till en mycket populär process inom den metallurgiska industrin. Förutom stål är aluminium en annan metall på vilken värmebehandling i stor utsträckning tillämpas. Till skillnad från stål utförs värmebehandling av aluminium i specialdesignade ugnar under extremt kontrollerade termiska förhållanden.