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不銹鋼的熱處理操作主要分為退火、固溶和時效三種。

1. 退火熱處理的溫度范圍為800-950攝氏度，保溫時間應根據工件大小而定。一般需隨爐溫緩慢冷卻，避免出現裂紋 。對于薄壁及精密零件可用爐冷或鹽槽水冷方式快冷以獲得高溫奧氏體組織，提高耐磨性。鑄鐵的退火則應在600～700攝氏度的恒溫室進行。

2. 固熔熱處理的目的是使碳化物均勻分布 ，細化晶粒結構從而提高鋼的性能（如強度，韌性等）。其加熱溫度一般為1030~1145度 ，油淬硬度高能達到HRC52(限)。空淬高度可達HRA78以上。（因為發生馬氏體的緣故）

此過程要求嚴格控制滲氮環境,常用的方法有氣體法與液體法兩種；在符合的材料環境下通過不同的工藝也能得到良好的效果。例如：將含有NH?·H?O的水蒸氣通入NACL中形成液相氨絡合物后進行金屬表面滲透 , 在還原性的氣氛中進行這種稱為“離子浴”的過程來改變材料的表觀質量是十分有效的。這種方法得到的材料具有良好的外觀及其性能。。

另外一種方法是真空自耗電解沉積層 (PVD) 或物理濺射鍍膜 (PDMS)，這兩種方法的共同特點是能在形狀表面上生成具有高精度尺寸公差的高質量的合金覆層。 其原理是在強電場作用下，利用輝光放電現象從稀有惰性氣體原子或者分子發射出高速帶正電荷的微小顆粒——陽粒子轟擊基底物質表面的過程中，吸附并注入大量的能量，使其動能轉化為固態內應力能和晶格改組能，從而使靶材成分得以快速彌散分布在基片上并且亞穩穩定存在。 通過適當調整真空室內的工作氣壓以及電源的正負接法可以分別制備得硬質涂層或多孔功能梯次復合強化鈦合金涂層。

一種是激光熔凝層 （LRM），它是用功率密度大于$1×10^{9}W/m2$的大功率窄束脈沖激光作為能源照射到金屬表面，瞬間產生局域高熱而形成的深度焊接一層。 由于該項技術可直接對各種母材部位實現超精細加工而無須預置焊絲道數，故比常規堆焊技術的結合力大幅度改善，且不易周圍健康金屬。 因此被廣泛應用于模具修補行業中代替原修磨重車床后的再精刨工序之后采用線切割反面補配鎢針電引弧校正的傳統做法;也適用于大型復雜機械構件現場修復中對關鍵受力部件局部缺陷部位的應急搶修以及對航空航天工業部難于的多種嚴重磨損問題進行了有效解決 . 這四種都是常見的用于不同場景的不銹鋼熱處理的方法。