Die Wärmebehandlung ist ein Verfahren in der Metallverarbeitung zur Behandlung von Werkstücken, bei dem kontrolliert erwärmt und wieder abgekühlt wird, um gezielt die technologischen Werkstoffeigenschaften zu verändern. 

Sie stellt eine der wichtigsten Produktionsschritte in der Veredelung von Bauteilen dar. In der Wärmebehandlung wird zwischen Verfahren unterschieden, die eine Gefügeumwandlung bewirken, Spannungen abbauen oder die Oberflächeneigenschaften verändern. 

Die Auswahl der Reaktions- und Schutzgase, welche während der Wärmebehandlung zum Einsatz kommen, kommt eine besondere Bedeutung zu. Vor allem bei der Erzeugung von Funktions- und Verschleissschichten spielt die Gaszusammensetzung in der Ofenatmosphäre im Zusammenspiel mit der Prozesstemperatur eine entscheidende Rolle für die zu erzeugenden Oberflächeneigenschaften. Aber nicht nur die Erwärmung von Metallen verändert das Gefüge, auch die Tieftemperaturbehandlung verändert die Werkstoffeigenschaften und wird oftmals nach der eigentlichen Wärmebehandlung angeschlossen.