热处理车间按工业建筑用途划分应归类于哪种建筑？

根据题目描述，热处理车间是进行机械制造过程中的一种车间，其主要功能是进行热处理的工艺流程。按照工业建筑用途分类，这类车间通常被归类为生产厂房。因此，答案是D。参考解析中提到了工业建筑用途的分类，包括生产厂房、生产辅助厂房等，并明确指出生产厂房是进行主要工艺流程的厂房，包括热处理车间等。