Toplinska obrada predstavlja skup operacija zagrijavanja, hlađenja i zadržavanja metalnih tvrdih legura radi dobivanja potrebnih svojstava zbog promjena u strukturi i unutarnjoj strukturi. Toplinska obrada koristi se kao intermedijarni postupak da bi se poboljšala obradivost rezanjem, pritiskom ili kao završni postupak koji pruža potrebnu razinu svojstava dijelova. Tijekom toplinske obrade, operacija poput grijanje na gredice, što je vrlo odgovorno. Konačna kvaliteta proizvoda ovisi o pravilnom grijanju. Prilikom provođenja grijanja važno je uzeti u obzir da metal mijenja strukturu, svojstva i karakteristike površinskog sloja metala, kao i interakciju metala s atmosferskim zračnim oblicima ljestvica. Debljina skale ovisi o kemijskom sastavu samog metala, temperaturi i trajanju zagrijavanja. Svi čelici se mogu oksidirati na različite načine.. Legirani čelici, na primjer, formiraju gusti tanki sloj skale koji štiti metal od daljnje oksidacije. Ugljični čelik gube ugljik iz površinskog sloja debljine 2-4 mm, što metalu prijeti smanjenjem tvrdoće i čvrstoće čelika. Čelik od visokog legiranja i visoko ugljika zagrijava se polako da se spriječi pucanje.. neuvjerljivo čelik se naziva toplinski otporan, jer praktički nije podložan oksidaciji. Pri zagrijavanju metala potrebno je voditi računa o temperaturama za početak i kraj kovanja, jer snažno pregrijavanje metala dovodi do izgaranja, zbog čega dolazi do kršenja veza između zrna i potpunog uništenja metala. Među glavnim vrstama toplinske obrade valja napomenuti: 1. prekaljivanje – obrada metala, u kojoj se metal najprije zagrijava, a zatim polako hladi u peći. Žaljenje može biti različitih vrsta i ovisi o temperaturi grijanja, brzini hlađenja metala. Kaljenje. To je vrsta toplinske obrade različitih materijala (metala, stakla, legura), koja se sastoji u zagrijavanju njih iznad kritične temperature s brzim naknadnim hlađenjem. Izvodi se radi dobivanja neravnotežnih struktura s povećanom brzinom hlađenja. Ugađanje može biti i s polimorfnom transformacijom, ali i bez polimorfne transformacije. 3. Odmor – Ovo je tehnološki proces, čija je suština toplinska obrada metala ili legura očvrslog martenzita, glavni procesi u kojima su raspadanje martenzita, rekristalizacija i poligonizacija. Odmor se provodi nakon otvrdnjavanja, kako bi se olakšali unutarnji naprezanja, kako bi materijal dobio potrebna radna i mehanička svojstva. 4. Normalizacija. U ovom se slučaju proizvod zagrijava do austenitnog stanja, a zatim hladi u mirnom zraku. Kao rezultat normalizacije, smanjuju se unutarnja naprezanja, a čelik se rekristalizira. U usporedbi sa žarenjem, normalizacija je kraći i produktivniji proces. Postoje i takve vrste toplinske obrade kao kemijsko-termička obrada, cementacija, nitriranje, nitrokarburizacija (cijanidacija), boroniranje čelika. Toplinska obrada metala provodi se u pećima.
