热处理工艺主要包括以下几种：
正火：
将钢材或钢件加热到临界点AC3或ACM以上的适当温度，保持一定时间后在空气中冷却，得到珠光体类组织的热处理工艺。
退火：
将亚共析钢工件加热至AC3以上20—40度，保温一段时间后，随炉缓慢冷却（或埋在砂中或石灰中冷却）至500度以下在空气中冷却的热处理工艺。
固溶热处理：
将合金加热至高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中，然后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺。
时效：
合金经固溶热处理或冷塑性形变后，在室温放置或稍高于室温保持时，其性能随时间而变化的现象。
淬火：
将钢件加热到相变温度Ac3或Ac1以上，保温一段时间，然后在水、硝盐、油、或空气中快速冷却。
回火：
将经过淬火的工件加热到临界点Ac1以下的适当温度保持一定时间，随后用符合要求的方法冷却，以获得所需要的组织和性能的热处理工艺。
渗碳：
向钢的表面层渗入碳原子的过程，目的是提高表面硬度和耐磨性，以及提高疲劳强度和抗腐蚀性。
渗氮：
向钢的表面层渗入氮原子的过程，目的是提高表面硬度和耐磨性，以及提高疲劳强度和抗腐蚀性。
碳氮共渗：
同时向钢的表层渗入碳和氮的过程，习惯上又称作氰化，主要目的是提高钢的硬度和耐磨性。
调质：
一般习惯将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理，广泛应用于各种重要的结构零件。
球化退火：
通过特定的加热和冷却过程，使工件内部组织达到均匀的球状，以提高其机械性能。
贝氏体等温淬火：
将工件加热到贝氏体转变温度以下，保温一段时间后，迅速冷却至室温，获得贝氏体组织的热处理工艺。
盐浴淬火：
将工件放入盐浴中加热和冷却，以达到均匀淬火的效果。
表面淬火：
只加热工件表层，以改变其表层力学性能的金属热处理工艺，包括火焰淬火和感应加热热处理等。
化学气相沉积：
通过化学反应在工件表面沉积一层或多层薄膜，以改善其表面性能。
真空热处理：
在负压气氛或真空中进行的热处理，可以防止工件氧化和脱碳，提高工件性能。
形变热处理：
将压力加工形变与热处理有效而紧密地结合起来进行，使工件获得很好的强度、韧性配合。
这些热处理工艺通过不同的加热、保温和冷却方式，可以显著改善金属材料的力学性能、物理性能和化学性能，从而提高工件的使用寿命和可靠性。