金属热加工过程大致可分为综合、表面及化学热处理三种。每一大类又根据加热介质、加热温度、冷却方式不同，可以分为几种不同的热处理工艺。相同的金属，用不同的热处理工艺可以得到不同的组织，因而具有不同的性能。钢是工业上使用zui广泛的金属，其微观结构也zui复杂，所以钢铁的热处理工艺多种多样。
退火处理通常包括三个工序：加热和保温冷却。
加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热、冷却三个过程。这两个过程相互联系，不能中断。
热是一种重要的热处理工艺。对金属进行热处理有多种加热方式，首先是以木炭、煤为热源，再加液气燃料。使用电力，加热更容易控制，而且没有环境污染。这种热源可直接加热，也可通过熔融盐或金属，以漂浮的微粒间接加热。
当金属受热时，工件暴露于空气中，常发生氧化，脱碳(即钢构件表面碳含量减少)，这对零件热处理后的表面性能产生了不利影响。因此，金属通常应该在一个控制的气氛或保护气氛下，在熔盐中和真空中加热，也可以用涂料或者包装方法来保护。
在热处理工艺过程中，冷却也是必不可少的环节，冷却方法因工艺不同而不同，主要是控制冷却速度。通常情况下，退火速度zui慢，正火冷却速度快，淬火冷却快。但是也因钢种的不同而有不同的要求，例如空硬钢可采用正火式冷却速度进行淬硬。
高温真空烧结炉的加热温度是热处理工艺的重要参数之一，加热温度的选择与控制对保证热处理质量至关重要。受热温度因所处理的金属材料和热处理目的的不同而不同，通常将其加热到转变温度以上才能得到高温组织。此外，转换需要一定的时间，所以当金属工件表面达到所要求的加热温度时，还必须在该温度下维持一定时间，使内外温度一致，使微观组织完全转变，这个时间叫做保温时间。利用高能量密度加热和表面热处理，加热速度极快，一般不会有保温时间，而化学热处理通常有较长的时间。