Toplinska obrada metala je proces koji uključuje zagrijavanje metalnog obratka na odgovarajuću temperaturu u određenom mediju, držanje na toj temperaturi određeno vrijeme, a zatim hlađenje različitim brzinama. Promjenom mikrostrukture površine ili unutrašnjosti metala, njegova se svojstva mogu kontrolirati.
Toplinska obrada metala ključni je proces u proizvodnji strojeva. U usporedbi s drugim tehnikama obrade, toplinska obrada općenito ne mijenja oblik ili ukupni kemijski sastav izratka. Umjesto toga, daje ili poboljšava performanse izratka mijenjajući njegovu unutarnju mikrostrukturu ili površinski kemijski sastav. Njegova ključna karakteristika je poboljšanje intrinzične kvalitete obratka, koja općenito nije vidljiva golim okom.
Kako bi se osiguralo da metalni obradaci posjeduju potrebna mehanička, fizikalna i kemijska svojstva, osim racionalnog odabira materijala i različitih procesa oblikovanja, toplinska obrada je često neizostavna. Čelik je najrašireniji materijal u industriji strojeva. Njegova složena mikrostruktura može se kontrolirati toplinskom obradom, što toplinsku obradu čelika čini glavnom komponentom toplinske obrade metala. Nadalje, mehanička, fizikalna i kemijska svojstva aluminija, bakra, magnezija, titana i njihovih legura također se mogu mijenjati toplinskom obradom kako bi se postigla drugačija svojstva.
Oprema za toplinsku obradu koristi se za izvođenje procesa toplinske obrade izradaka, kao što su žarenje, kaljenje, kaljenje i zagrijavanje.
