Alm. Wärmebehandlung, Fr. Traitement thermique, İng. Thermik treatment. Katı haldeki bir metal veya alaşıma istenilen bâzı özellikleri kazandırmak amacıyla metalin ısıtıldıktan sonra soğutulması işlemi. Eski çağlarda, bâzı çeliklerin akkor dereceye getirildikten sonra, su veya yağ içine daldırılmak sûretiyle ani soğutma ile sertleştirilebilecekleri biliniyordu.

Isıl işlem sırasında malzeme ısıtma, belirli bir sıcaklıkta tutulma ve ardından soğutulma işlemlerinden geçirilir. İşlemin yürütüldüğü ortam da mühimdir, bâzı kimyâsal değişmelere sebep olabilir.

Isıl işlem gören malzemenin yapısı yüksek sıcaklıkta ve düşük sıcaklıkta farklı özellikler gösteriyorsa bu taktirde soğutma hızı da ehemmiyet kazanır.

Işıl işlem demirin alaşımlarına ve demir dışı metal veya alaşımlara uygulanabilir. Demir alaşımlarının allotropik yapısı, ışıl işlemlerine bir avantaj getirmektedir. Bir malzemenin değişik kristal biçimlerinde bulunabilmesine allotropi, her bir kristal yapıya da allotrop denir.

Sertlik, süreklilik, dayanıklık ve parlaklık gibi özellikleri kazandırmak ve çelikteki gerilimleri azaltmak, metali daha önceden tespit edilmiş bir sıcaklığa getirdikten sonra hızlı, orta hızda veya yavaşça soğutmakla mümkün olur.

Isıl işlemler başlıca üç ayrı tepkime yoluyla gerçekleşir. Bunlar, yaşlanma (çökelme), tepkimesi, allotropik tepkime ve ayrışma tepkimesidir.

Çökelme, ana metalin içindeki bir elemanın yüksek sıcaklıktaki çözünürlüğünün düşük sıcaklıktakine nispetle daha yüksek olması durumunda ortaya çıkar. Bu işlemde malzeme, bir elemanın daha fazla çözünebileceği yüksek bir sıcaklığa getirilir. Fazla çözünmüş elamanın çökelerek yapıyı bozmasını engellemek amacıyla suya daldırma sûretiyle hızlı soğutma işlemi uygulanır. Bu şekilde soğutulan malzeme uygun bir sıcaklığa yeniden ısıtıldığında çökelme oluşur.Çökelme şartları kontrol edilerek çökelen parçacıkların boyutları ve özellikleri istenilen biçimde değiştirilebilir.

Allotropik tepkimeye en bâriz misâl demir alaşımlarının ısıl işlemleridir.Genel olarak bâzı metallerin ısınması ve soğuması sırasında bir kristal biçimden başka bir kristal biçimine geçilir.Çeliklerde ortaya çıkan bu özellik çeliklerin ısıl işleminin temelini meydana getirir.Meselâ yüksek sıcaklıkta östenit çeliği demir olarak bilinen kristal yapısındadır.Çelik soğutulduğunda ferrit olarak bilinen a -demir ile sementit olarak bilinen demir karbür karışımına dönüşür. Soğutmanın hızı östenitin dönüşmesini etkiler ve çeliğin niteliklerini belirler.

Ayrışma tepkimesinde ise alaşımın bâzı elemanları daha iyi niteliklere sâhip bir veya daha fazla elemana ayrışırlar. Bu işlem, beyazdökme demir olarak bilinen sert ve kırılgan olan dökme demirden dövülebilir ve dökme demir elde edilmesinde büyük önem taşır.