Obróbka cieplna to proces, który polega na nagrzaniu, a następnie powolnym chłodzeniu danego materiału. Poprzez zmianę temperatury następują zmiany własności fizycznych stopu. Proces ten może nawet doprowadzić do przekształcenia stopu w stan ciekły. Dzięki temu poszczególne materiały można formować w dowolny sposób, osiągając pożądane ich kształty. W związku z tym w trakcie procesu przeprowadza się następujące etapy: nagrzewanie, wygrzewanie i chłodzenie. Natomiast hartowanie powierzchniowe polega wyłącznie na nagrzaniu powierzchni przedmiotu. Dzięki temu metoda hartuje tylko zewnętrzną część elementu. Znajduje zastosowanie przede wszystkim tam, gdzie należy utwardzić tylko fragmenty powierzchni przedmiotu.
Aby obróbka mogła zaistnieć, konieczne jest wykonywanie jej z właściwą szybkością i optymalną temperaturą. W ten sposób można zmienić własności stopu w stanie stałym. Może ona służyć również zmianie własności mechanicznych i plastycznych, modyfikując strukturę konkretnego materiału. Ponadto istnieje opcja wprowadzenia dodatkowych metod takich jak obróbka chemiczna czy mechaniczna. Warto podkreślić, że wyróżniamy kilka jej rodzajów, z których każdy znajduje zastosowanie do innych celów. Cieplna zwykła służy do: przesycania i starzenia, wyżarzania oraz hartowania i odpuszczania. Cieplno-plastyczna dzieli się na nisko- i wysokotemperaturową oraz z przemianą izotermiczną. Wyróżniamy jeszcze obróbkę cieplno-chemiczną oraz cieplno-magnetyczną.
