Isıl işlem, metallerin sertlik, mukavemet ve diğer mekanik özelliklerini artırmak ve metalleri daha dayanıklı hale getirmek amacıyla uygulanan işlemlerin genel adıdır. Bu süreçte metallerin mikroyapıları değiştirilir ve böylece dayanıklılık, aşınmaya karşı direnç, süneklik, yüksek sıcaklıklara dayanma gibi özellikler kazandırılır. Isıl işlem, aslında hepimizin bildiği bir süreç olup uzun bir geçmişe sahiptir. Eski çağlardan beri kullanılan bir yöntem olan ısıl işlem, basit düzeyde olsa bile eski demirci ustaları tarafından balta, ok ucu, kılıç gibi silahların üretimi sırasında dahi uygulanmıştır. Günümüzde ise karbonizasyon adı verilen bir teknikle, gelişmiş atmosfer kontrollü fırınlarda her türlü metal için uygun sıcaklık ve zaman aralıklarıyla yapılmaktadır.