Les procédés à la flamme sont les plus anciens. Le principe d'origine reste toujours le même : des hydrocarbures s'oxydent et génèrent alors de la chaleur. Les procédés à la flamme ne nécessitent pas un équipement coûteux et la source d'énergie est facile à transporter sur le lieu de son utilisation. La plupart de ces procédés n'exigent ni électricité, ni eau de refroidissement.
Un chalumeau et une bouteille de gaz combustible suffisent dans bon nombre d'applications, telles que le soudage, le préchauffage, le brasage, dans l'électronique ou les industries de la joaillerie. Cette flamme est appelée Aéro-gaz (Air + Combustible).
En revanche, dans l'industrie manufacturière, le besoin énergétique est beaucoup plus important. C’est pourquoi, on utilise en plus de l’oxygène à la place de l’air, ce qui permet d’obtenir des températures de flamme beaucoup plus élevées. Cette flamme est appelée Oxy-gaz ( Oxygène + Combustible).
Dans les applications industrielles, l’oxycoupage est le procédé flamme le plus répandu pour le
coupage des aciers doux ou faiblement alliés
Le brasage tendre et le brasage fort sont employés pour réunir deux pièces de métal à l'aide d'un métal d'apport à point de fusion plus bas que celui du métal de base.
Les hétérogénéités de forme ou déformations dimensionnelles, issues des contraintes libérées lors d’une opération de soudage sont corrigées par unechauffe de retrait, ou sont ajoutées intentionnellement afin d'obtenir une forme spécifique.
Parmi les autres procédés à la flamme, on compte la projection thermique au pistolet, largement employée pour les travaux de réparation et, de revêtement de pièces, pour augmenter la résistance à l'usure ou à la corrosion, ou réaliser un fini de surface spécifique.
La trempe, dîte superficielle, utilisée pour obtenir un durcissement partiel de la surface, le formage à chaud pour donner une géométrie particulière à des pièces après chauffe locale, et les traitements thermiques favorisants l’élimination des contraintes internes et donc les défauts structuraux et inter-granulaires.
Le gougeage à la flamme est une méthode utilisée pour ôter les composés indésirables d’une surface, par exemple pour réparer des défauts de soudure, tandis que le décapage thermique est adapté à la suppression de couches superficielles telles que la rouille, la calamine ou la peinture.
Le soudage, le coupage, le brasage et tous les procédés utilisant des gaz combustibles et de l'oxygène, présentent un danger potentiel si la personne qui les utilise n'a pas une connaissance suffisante des équipements et de leurs maniements.