Obróbka cieplna lub termiczna to zabieg cieplny dokonywany na metalu w wyniku którego pod wpływem temperatury zmienia się struktura stopu w stanie stałym – a co za tym idzie, permamentnie modyfikowane ich właściwości fizycznych, mechanicznych oraz chemicznych. Obróbce cieplnej poddawane jest wiele metali. Najczęściej jednak są to stopy żelaza z węglem, czyli stal. Do tego typu obróbki zaliczają się procesy takie jak m.in.:

• hartowanie
• wyżarzanie
• odpuszczanie
• przesycanie
• ulepszanie cieplne
• stabilizowanie.

Warto jednak zwrócić szczególną uwagę na procesy w których poza zwykłą obróbką cieplną dokonywane jest także poddanie metalu dodatkowym czynnikom chemicznym zmieniającym jego skład.

Nakrzemowanie, znane także jako krzemowanie dyfuzyjne, to proces w którym wierzchnia warstwa przedmiotów stalowych jest nasycana krzemem w wyniku wygrzewania ich w temperaturze od 950 do nawet 1200 stopni Celsjusza w zawierającym sproszkowany żelazokrzem ośrodku stałym – lub w zawierającym związki krzemu oraz chloru ośrodku gazowym. Proces przeprowadzany jest aby uodpornić metal na działanie kwasów oraz na żar, który prowadzi do jego utleniania w wysokich temperaturach.

Nasiarczanie – lub też siarkowanie – to natomiast rodzaj obróbki cieplno-chemicznej, w wyniku której powierzchniowa warstwa przedmiotu ubogacana jest w siarkę. Proces dokonywany jest w temperaturze od 200 do 900 stopni Celsjusza w środowisku ciekłym lub gazowym do którego dostarczany jest siarkowodór, który następnie rozkłada się na wodór oraz na reagujacą z żelazem siarkę. Nasiarczony metal posiada lepsze właściwości ślizgowe trących się po sobie powierzchni, a także znacznie trudniej ulega zmęczeniu i korozji powierzchniowej. Nasiarczanie stosowane jest do elementów takich jak łożyska toczne, wałki rozrządu, tuleje cylindrów czy koła zębate.

Kaloryzowanie to proces nasycania warstwy przypowierzchniowej glinem, celem zabezpieczenia ich (głównie stali) przed korozją ze względu na wytwarzane w zetknięciu z powietrzem przez ten pierwiastek tlenki uniemożliwiające postęp korozji. Dokonuje się tego w ośrodku gazowym lub stałym w temperaturze od 900 do 1000 stopni Celsjusza lub w kąpieli aluminiowej (750–800 stopni Celsjusza).

Naborowywanie – nasycanie borem – z kolei powoduje, że metal jest znacznie bardziej odporny na kwas solny, twardszy, bardziej żaroodporny i mniej rozpuszczalny – choć za cenę zwiększenia kruchości stali. Proces przeprowadzony w temperaturze około 1000 stopni Celsjusza w ośrodkach stałych, ciekłych oraz gazowych.