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Les progrès dans les traitements thermiques n’ont pu être obtenus que grâce aux développements de la physique des matériaux et à l’amélioration de la connaissance des mécanismes structuraux dont dépendent les diverses propriétés des matériaux. Ces progrès ont donc été étroitement liés à la découverte et au développement des appareils de laboratoire et des méthodes d’investigation de la structure des matériaux. De façon générale, les traitements thermiques peuvent concerner toute la pièce, et on parlera alors de traitement dans la masse, ou être seulement localisés comme les traitements superficiels.