فولاد‌های عملیات حرارتی، نوعی از فولاد‌های خاص هستند که برای بهبود ویژگی‌های مکانیکی و فیزیکی آن‌ها از فرآیندهای حرارتی مختلف استفاده می‌شوند. این فرآیندها می‌توانند شامل سردکاری، تلفیق، آنیل، سمانتاسیون و تنظیم حرارتی باشند که به‌طور کلی باعث تغییر ویژگی‌های فولاد می‌شود و آن‌ها را به فولاد‌های عملیات حرارتی تبدیل می‌کند.
فولاد‌های عملیات حرارتی، به دلیل خصوصیات خاص خود از جمله مقاومت به خمش، سختی و مقاومت به سایش، در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. این نوع فولاد‌ها می‌توانند در انواع ابعاد و شکل‌ها تولید شوند تا بتوانند نیازهای متنوع صنایع را برآورده کنند.
از فولاد‌های عملیات حرارتی در تولید انواع قطعات صنعتی، ابزارهای برشی، ابزارهای دقیق، و قطعاتی که نیاز به مقاومت بالا و ویژگی‌های خاص دارند، استفاده می‌شود. این فولاد‌ها توسط استانداردها و مشخصات فنی مشخص می‌شوند و تولید و استفاده‌ی آن‌ها باید با رعایت استانداردهای ملی و بین‌المللی انجام شود. توجه به انتخاب و استفاده از فولاد‌های عملیات حرارتی باعث بهبود کیفیت و دقت تولید قطعات با ویژگی‌های مکانیکی مطلوب می‌شود.