凡重要的零件都必須進行適當的熱處理才能使用。為何會有這樣的結論呢？機床、汽車、摩托車、火車、礦山、石油、化工、航空、航天等用的大量零部件需要通過熱處理工藝改善其性能。拒初步統計，在機床制造中，約60%～70%的零件要經過熱處理，在汽車、拖拉機制造中，需要熱處理的零件多達70%～80%，而工模具及滾動軸承，則要100%進行熱處理。因此，凡重要的零件都必須進行適當的熱處理才能使用。

材料的熱處理通常指的是將材料加熱到相變溫度以上發生相變，再施以冷卻再發生相變的工藝過程。通過這個相變與再相變，材料的內部組織發生了變化，因而性能變化。例如碳素工具鋼T8在市面上購回的經球化退火的材料其硬度僅為20HRC，作為工具需經淬火并低溫回火使硬度提高到60~63HRC，這是因為內部組織由淬火之前的粒狀珠光體轉變為淬火加低溫回火后的回火馬氏體。同一種材料熱處理工藝不一樣其性能差別很大。同類型熱處理（例如淬火）的加熱溫度與冷卻條件要由材料成分確定。這些表明，熱處理工藝（或制度）選擇要根據材料的成份，材料內部組織的變化依賴于材料熱處理及其它熱加工工藝，材料性能的變化又取決于材料的內部組織變化，材料成份－加工工藝－組織結構－材料性能這四者相互依成的關系貫穿在材料加工的全過程之中。

熱處理工藝中有三大基本要素：加熱、保溫、冷卻。這三大基本要素決定了材料熱處理后的組織和性能。

加熱是熱處理的第一道工序。不同的材料，其加熱工藝和加熱溫度都不同。加熱分為兩種，一種是在臨界點A1以下的加熱，此時不發生組織變化。另一種是在A1以上的加熱，目的是為了獲得均勻的奧氏體組織，這一過程稱為奧氏體化。

保溫的目的是要保證工件燒透，防止脫碳、氧化等。保溫時間和介質的選擇與工件的尺寸和材質有直接的關系。一般工件越大，導熱性越差，保溫時間就越長。

冷卻是熱處理的最終工序，也是熱處理最重要的工序。鋼在不同冷卻速度下可以轉變為不同的組織。