Η διαδικασία θερμικής επεξεργασίας περιλαμβάνει γενικά θέρμανση, μόνωση, τρεις διαδικασίες ψύξης, μερικές φορές έχει μόνο δύο διαδικασίες θέρμανσης και ψύξης. Αυτές οι διαδικασίες συνδέονται μεταξύ τους και δεν μπορούν να διακοπούν. Η θέρμανση είναι μια από τις σημαντικές διαδικασίες θερμικής επεξεργασίας. Τα μέσα θέρμανσης της θερμικής επεξεργασίας μετάλλων είναι πολλά, είναι τα πιο πρώιμα που υιοθετούν τον άνθρακα και τον άνθρακα ως θερμική πηγή, και στη συνέχεια χρησιμοποιούν υγρό και πηχτό καύσιμο. Η εφαρμογή ηλεκτρικής ενέργειας καθιστά τη θέρμανση εύκολο να ελεγχθεί χωρίς περιβαλλοντική ρύπανση. Αυτές οι πηγές θερμότητας μπορούν να χρησιμοποιηθούν για άμεση θέρμανση, ή μέσω λιωμένου αλατιού ή χρυσού, ή ακόμη και αιωρούμενων σωματιδίων για έμμεση θέρμανση. Όταν το μέταλλο θερμαίνεται, το τεμάχιο εργασίας εκτίθεται στον αέρα και συχνά συμβαίνει οξείδωση και απανθράκωση (δηλαδή, η περιεκτικότητα σε άνθρακα στην επιφάνεια του χαλύβδινου τμήματος μειώνεται), γεγονός που έχει πολύ δυσμενή επίδραση στις επιφανειακές ιδιότητες του μέρη μετά από θερμική επεξεργασία. Ως εκ τούτου, τα μέταλλα πρέπει συνήθως να θερμαίνονται σε ελεγχόμενη ατμόσφαιρα ή προστατευτική ατμόσφαιρα, λιωμένο αλάτι και κενό, και μπορούν επίσης να προστατεύονται με μεθόδους επικάλυψης ή συσκευασίας. Η θερμοκρασία θέρμανσης είναι μια από τις σημαντικές τεχνολογικές παραμέτρους της διαδικασίας θερμικής επεξεργασίας, επιλέγει και ελέγχει τη θερμοκρασία θέρμανσης και είναι το αντικείμενο που εγγυάται την ποιότητα της θερμικής επεξεργασίας. Η θερμοκρασία θέρμανσης είναι διαφορετική και διαφορετική με το επεξεργασμένο μεταλλικό υλικό και τον σκοπό της θερμικής επεξεργασίας, αλλά γενικά όλα είναι να θερμανθούν σε μεγαλύτερη από τη θερμοκρασία μετασχηματισμού, για να ληφθεί μικροδομή υψηλής θερμοκρασίας. Επιπλέον, ο μετασχηματισμός διαρκεί ένα ορισμένο χρονικό διάστημα, οπότε όταν η επιφάνεια του μεταλλικού τεμαχίου φθάσει την απαιτούμενη θερμοκρασία θέρμανσης, πρέπει να διατηρηθεί σε αυτή τη θερμοκρασία για ορισμένο χρονικό διάστημα ώστε οι εσωτερικές και εξωτερικές θερμοκρασίες να είναι σταθερές και να ολοκληρωθεί η μετασχηματισμός μικροδομής. Αυτή η χρονική περίοδος ονομάζεται χρόνος διατήρησης. Κατά την υιοθέτηση θέρμανσης υψηλής ενεργειακής πυκνότητας και θερμότητας επιφάνειας για χειρισμό, ο ρυθμός θέρμανσης είναι εξαιρετικά γρήγορος και γενικά απλά δεν έχει χρόνο εμποτισμού και ο χρόνος εμποτισμού της θερμοχημικής επεξεργασίας είναι συχνά μεγαλύτερος.
Η ψύξη είναι επίσης ένα απαραίτητο βήμα στη διαδικασία θερμικής επεξεργασίας. Η μέθοδος ψύξης είναι διαφορετική λόγω διαφορετικών διαδικασιών, κυρίως για τον έλεγχο του ρυθμού ψύξης. Η γενική ταχύτητα ανόπτησης ψύξης είναι η πιο αργή, η ταχύτητα κανονικοποίησης της ψύξης είναι πολύ γρήγορη και η ταχύτητα σβέσης της ψύξης είναι μεγαλύτερη. Ωστόσο, υπάρχουν διαφορετικές απαιτήσεις λόγω διαφορετικών τύπων χάλυβα. Για παράδειγμα, ο κενός σκληρός χάλυβας μπορεί να σκληρυνθεί με τον ίδιο ρυθμό ψύξης με τον κανονικοποιημένο.
