熱處理工藝按照處理方式可分為整體熱處理、表面熱處理和化學(xué)熱處理三大類：
(1) 整體熱處理。整體熱處理是對工件整體加熱，然后以適當(dāng)速度冷卻，以改變其整體力學(xué)性能的金屬熱處理工藝。對于鋼鐵，整體熱處理有退火、正火、淬火和回火等四種。
退火是將工件加熱到一定溫度，保溫一定時間，然后以要求的速度冷卻。退火的目的是為了使金屬能進(jìn)一步進(jìn)行冷加工，改善加工性能和消除其內(nèi)應(yīng)力等。
正火是將工件加熱到一定的溫度后在空氣中冷卻。正火的效果與退火相似，但能獲得均勻組織，并有較好的韌性和承受機(jī)械負(fù)荷的能力。
淬火是將工件加熱保溫后，在水、油或其他無機(jī)鹽、有機(jī)聚合物水溶液介質(zhì)中快速冷卻。淬火后可以提高工件的硬度，但往往應(yīng)力過高，以致不能使用。為了增加其韌性，再將工件進(jìn)行回火。
回火是將淬火后的工件在高于室溫，而低于轉(zhuǎn)變溫度區(qū)的溫度下進(jìn)行一定時間的保溫，然后以適當(dāng)?shù)乃俣壤鋮s。隨著加熱溫度和冷卻方式的不同，退火、正火、淬火和回火又可演變出不同熱處理工藝，如調(diào)質(zhì)處理、時效處理、形變處理和真空熱處理等。(2) 表面熱處理。表面熱處理是加熱工件表層以改變其表層力學(xué)性能的工藝方法。表面熱處理的主要方法有火焰淬火和感應(yīng)加熱熱處理。常用氧一乙炔或氧一丙烷等火焰、感應(yīng)電流和激光等作為熱源。
(3)化學(xué)熱處理。也稱表面硬化處理，它是改變金屬表面的化學(xué)成分、組織和性能的工藝方法。這種方法是將工件放人含碳、氮或其他合金元素的介質(zhì)中加熱，保溫較長時間，從而使工件表面增加碳、氮、氰，或其他元素的含量。通過化學(xué)熱處理，可使金屬表面變硬，但內(nèi)芯可保持相當(dāng)?shù)捻g性。主要危害工件的正火、退火、淬火、滲碳等熱處理工序都是在高溫下進(jìn)行的，而且要用品種繁多的輔助材料，如酸、堿、金屬鹽、硝鹽及氰鹽等。這些輔料都是具有強(qiáng)烈的腐蝕性和毒性的物質(zhì)，有的是易燃、易爆，有的在熱處理過程中的高溫和化學(xué)反應(yīng)作用下產(chǎn)生有毒、有害的氣體，造成了大氣、水質(zhì)的污染和惡化了熱處理車間的勞動環(huán)境。