热处理的主要作用是提升钢管及精密钢管的机械性能，消除残余应力，并改善钢管金属的切削性能。根据热处理的不同目的，可以将其工艺分为两大类：预热处理和最终热处理。
预备热处理
预备热处理的目的是提升加工性能、消除内应力，并为最终热处理提供良好的金相组织。常见的热处理工艺包括退火、正火、时效和调质等。
(1) 退火与正火
退火和正火适用于经过热加工的毛坯。对于含碳量超过0.5%的碳钢和合金钢，通常采用退火处理以降低其硬度，从而便于切削；而对于含碳量低于0.5%的碳钢和合金钢，则采用正火处理，以防止过低的硬度在切削时导致刀具粘附。退火和正火还能够细化晶粒、均匀组织，为后续的热处理做好准备。这两种处理一般是在毛坯制造完成后、粗加工之前进行。
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为什么钢管要经过热处理
(2) 时间效力处理
时效处理主要用于消除在毛坯制造和机械加工过程中所产生的内应力。
为了减少运输工作量，对于一般精度的零件，可以在精加工前进行一次时效处理。但是，对于精度要求较高的零件（例如坐标镗床的箱体等），应安排两次或多次时效处理工序。简单的零件通常可以不进行时效处理。
除了铸件，针对一些刚性较差的精密零件（如精密丝杠），为了消除加工过程中产生的内应力并保持零件的加工精度，通常会在粗加工与半精加工之间进行多次时效处理。一些轴类零件在校直工序后也需要进行时效处理。
(3)调质
调质是指在淬火后进行高温回火处理。这一过程可以获得均匀细致的回火索氏体结构，为后续的表面淬火和渗氮处理减少变形做好准备。因此，调质也可以视为一种预备热处理。
由于调质后的零件综合力学性能优越，对一些对硬度和耐磨性要求不高的零件而言，这也可以作为最终的热处理工序。
最终热处理
最终热处理的目的在于提升材料的硬度、耐磨性和强度等机械性能。
(1)淬火
淬火分为表面淬火和整体淬火。由于表面淬火在变形、氧化和脱碳方面的影响较小，因此应用更加广泛。此外，表面淬火还能保持外部高强度和良好的耐磨性，同时内部则具有优良的韧性和强大的抗冲击性。为了提升表面淬火零件的机械性能，通常需要进行调质或正火等热处理作为预处理。其常见工艺流程为：下料—锻造—正火（退火）—粗加工—调质—半精加工—表面淬火—精加工。
(2) 渗碳强化与淬火处理
渗碳淬火适用于低碳钢和低合金钢。该过程通过提高零件表面的含碳量，使其在淬火后表层硬度显著增加，同时保留心部的强度、韧性和塑性。渗碳可以分为整体渗碳和局部渗碳。在局部渗碳时，对未渗碳部分需采取防渗措施，例如镀铜或涂覆防渗材料。由于渗碳淬火容易导致变形，且渗碳深度通常在0.5至2毫米之间，因此渗碳工序一般安排在半精加工与精加工之间。
其制作工艺通常包括以下步骤：下料、锻造、正火、粗加工和半精加工、渗碳淬火、精加工。
当局部渗碳零件的非渗碳部分增加余量后，去除多余渗碳层的工艺方案应该在渗碳之后、淬火之前进行。
(3) 渗氮工艺
渗氮是一种处理方法，通过使氮原子渗入金属表面，形成含氮化合物层。这种渗氮层能够提升零件的表面硬度、耐磨性、疲劳强度和抗腐蚀性。由于渗氮处理温度 relativamente 低，变形较小，且渗氮层一般不超过0.6~0.7mm，因此该工序通常安排在后期进行。为了降低渗氮过程中产生的变形，在切削后通常需要进行高温回火，以消除应力。