热处理加工，无论是大规模处理还是表面处理，都可以为材料提供所需的机械性能，表面电阻和张力性能，因此它可以指导运动行为以及部件的机械和化学响应。
可以确定不适当的热处理，例如降低的机械强度或过度的硬化，这对应于低的韧性，因此是脆性的。也可能会发生表面处理错误（硬度或有效深度不足），这可能会导致例如低耐磨性和疲劳性。
表面硬化是热化学过程之一。在这种方法中，零件和工具的表面层用碳排放介质渗碳，然后进行淬火以改善零件表面层的机械性能（例如磨损）。
渗碳通常在880至950℃的温度下进行。在渗碳部分硬化之后，通常需要退火以减少由硬化引起的应力并获得所需的强度。一系列不同的系统（例如箱式炉和连续炉）可用于表面硬化。油通常是用于淬火的介质。
电阻：电阻是衡量金属强度以防止电流通过的量度。当电子穿过金属时，当它们与金属结构碰撞时会发生散射。在金属的热处理过程中，电子吸收更多的能量并移动得更快。这导致更多的散射，从而增加了电阻量。温度计实际上使用电线中的电阻变化来测量温度。
热膨胀：金属在加热时膨胀。长度，表面积和体积将随温度而增加。科学的术语是热膨胀。热膨胀程度随不同类型的金属而变化。发生热膨胀是因为热量增加了金属中原子的振动。设计金属结构时，必须考虑热膨胀。日常的例子是家用管道的设计，必须随着季节的变化适应膨胀和收缩。
结构：金属由称为同素异形体的原子对称结构组成。加热金属将使原子从其位置移开，并且被替换的原子形成新的结构。此过程称为同素异形体转化。全向转变会改变金属的硬度，强度和延展性。铁具有重要的同素异形相变。当铁加热到华氏1674度以上时，它可以吸收更多的碳，这种碳可以增加任何钢铁产品的硬度。
