整體熱處理是對工件整體加熱，然後以適當的速度冷卻，以改變其整體力學功能的金屬熱處理工藝。鋼鐵整體熱處理大致有退火、正火、淬火和回火四種基本工藝。

退火是將工件加熱到適當溫度，依據資料和工件尺寸選用不同的保溫時間，然後進行緩慢冷卻，目的是使金屬內部安排到達或接近平衡狀況，取得良好的工藝功能和運用功能，或許為進一步淬火作安排預備。

正火是將工件加熱到適合的溫度後在空氣中冷卻，正火的效果同退火相似，隻能得到的安排更細，常用於改善低碳資料的切削功能，也有時用於對一些要求不高的零件作為終熱處理。

淬火是將工件加熱保溫後，在水、油或其它無機鹽、有機水溶液等淬冷介質中快速冷卻。淬火後鋼件變硬，但同時變脆。為了降低鋼件的脆性，將淬火後的鋼件在高於室溫而低於650℃的某一適當溫度進行長期的保溫，再進行冷卻，這種工藝稱為回火。退火、正火、淬火、回火是整體熱處理中的“四把火”，其中的淬火與回火關係密切，常常合作運用。

“四把火”隨著加熱溫度和冷卻辦法的不同，又演變出不同的熱處理工藝。為了取得相當的強度和耐性，把淬火和高溫回火結合起來的工藝，稱為調質。某些合金淬火形成過飽和固溶體後，將其置於室溫或稍高的適當溫度下堅持較長期，以提高合金的硬度、強度或電性磁性等。這樣的熱處理工藝稱為時效處理。

把壓力加工形變與熱處理有用而緊密地結合起來進行，使工件取得很好的強度、耐性合作的辦法稱為形變熱處理；在負壓氣氛或真空中進行的熱處理稱為真空熱處理，它不但能使工件不氧化，不脫碳，堅持處理後工件表麵光潔，增加工件的功能，還可以通入滲劑進行化學熱處理。