열처리(熱處理, heat treatment)는 금속, 합금, 세라믹, 플라스틱 등 다양한 재료의 물리적 및 화학적 성질을 변화시키기 위해 온도를 조절하고 특정 시간 동안 유지하는 공정을 말한다. 이 과정은 재료의 경도, 인성, 내마모성, 내식성 등을 개선하기 위해 사용된다.

열처리는 크게 네 가지 주요 단계로 나뉜다: 가열, 유지, 냉각. 재료를 특정한 온도로 가열하고, 그 온도를 일정 시간 동안 유지한 후, 원하는 성질을 얻기 위해 냉각하는 방식이다. 가열 온도와 시간, 냉각 속도를 조절함으로써 각기 다른 기계적 속성을 달성할 수 있다.

열처리의 종류로는 소성(annealing), 담금질(quenching), 뜨임(normalizing), 경화(hardening), 풀림(tempering) 등이 있다. 소성은 내부 응력을 제거하고 균일한 조직을 얻기 위해 사용되며, 담금질은 급격한 냉각을 통해 경도를 증가시키는 방법이다. 뜨임은 담금질 후 고온에서 일정 시간 유지하여 불균형한 구조를 평형 상태로 만드는 과정으로, 일반적으로 인성을 개선한다. 경화는 경도와 강도를 높이는 데 중점을 두며, 풀림은 경화 후 발생할 수 있는 부 brittle 성을 줄이기 위해 재가열하여 이뤄진다.

열처리는 다양한 산업 분야, 특히 항공, 자동차, 기계 제조, 건축 자재 등에서 핵심적인 역할을 하며, 효율적인 제품 설계와 성능 개선에 기여하고 있다. 이 과정은 적절한 기술과 장비를 요구하며, 적절한 열처리 방법을 선택하는 것이 중요하다.