عملیات حرارتی به گرم کردن و سرد کردن با توجه به زمان گفته می شود.
از طریق عملیات حرارتی خواص مکانیکی و فیزیکی تغییر می کند.
عملیات حرارتی تنها برای فلزات استفاده نمی شود و در صنایع شیشه و سرامیک نیز کاربرد فراوان دارد.

۱- ایجاد حرارت فولاد تا دمای آستنیتی
۲- نگهداری فولاد در این دما آستنیتی برای تشکیل فاز آستنیت
۳- پایین آوردن سریع دمای فولاد با سرعتی از قبل مشخص شده بر اساس کاربرد
۴- حرارت دادن تا دمای کمتر از دمای بحرانی در فلزات سختکاری 

عملیات حرارتی یا سختکاری در آلومینیوم به راه های مختلف انجام می گیرد.
هنگامی که مقدار آلومینیوم در آلیاژهای الومینیوم بیشتر از هشتاد درصد و دما بیشتر از 900 درجه سانتیگراد باشد
فاز β در ساختار به ‌وجود می‌ آید و آلیاژ دو فازی تشکیل می‌ شود.

یکی از مهم ترین مواد فلزی در انجام عملیات حرارتی فولاد می باشد.
می توانیم از از این طریق فولادهای با خواص مختلف به وجود آورد.
که تبدیل ساختمان کریستالی آهن از آلفا به گاما می باشد که با تغییر درجه حرارت می‌ باشد.
تبدیل مطابق با نمودار آهن-کربن می‌ تواند در حد زیادی تحت تاثیر کربن قرار بگیرد.