Isıl işlem metallerin mekanik  özelliklerini (sertlik, mukavemet vb.) geliştirmek amaçlı uygulanan
işlemlerin  genel adıdır. Metalurjik bir  işlem türüdür. Genel anlamda, metalleri belirli bir sıcaklıkta
tavlayarak  yapılarını istenilen faza getirmek suretiyle yapılır. Daha sonra metal ani  olarak soğutulur
ve bu sayede granüller (grain) oda sıcaklığında termodinamik açıdan denge fazı olmayan bir faza
hapsolmuş olur. Bu faz genellikle malzemenin daha üstün  mekanik özellikler gösterdiği bir fazdır.
Isıl işlemin teorisi pek bilinmese de sanayi devrinden çok  önceleri pratiği biliniyor ve uygulanıyordu.
Örnek vermek gerekirse,  demircilerin kılıçları sağlamlaştırmak için dövdükten sonra suya batırarak
ani  soğutması basit bir ısıl işlemdir. Benzer uygulamalar; keskinliğin, sertliğin,  aşınmaya karşı
direncin gerektiği diğer bazı metal eşyalarda da olmuştur.