Mục đích của quá trình xử lý nhiệt cuối cùng là tăng cường các tính chất cơ học như độ cứng, khả năng chống mài mòn và độ bền.
(1) Làm nguội
Làm nguội có thể được phân loại thành làm nguội bề mặt và làm nguội hoàn toàn. Làm nguội bề mặt được ứng dụng rộng rãi do ít biến dạng, oxy hóa và khử cacbon, và nó có những ưu điểm như độ bền bên ngoài cao, khả năng chống mài mòn tốt, trong khi vẫn duy trì độ dẻo dai bên trong và khả năng chống va đập tốt. Để cải thiện các tính chất cơ học của các bộ phận được làm nguội bề mặt, người ta thường thực hiện các phương pháp xử lý nhiệt chuẩn bị như tôi luyện hoặc chuẩn hóa. Luồng quy trình chung như sau: dập phôi → rèn → chuẩn hóa (hoặc ủ) → làm thô → tôi luyện → bán hoàn thiện → tôi luyện bề mặt → hoàn thiện.
(2) Thấm cacbon và tôi
Thấm cacbon và tôi thích hợp cho thép cacbon thấp và thép hợp kim thấp. Đầu tiên, nó làm tăng hàm lượng cacbon trên bề mặt chi tiết, cho phép độ cứng cao sau khi tôi, trong khi lõi vẫn giữ được độ bền, độ dẻo dai và độ dẻo nhất định. Thấm cacbon có thể là toàn bộ hoặc một phần. Đối với thấm cacbon một phần, các biện pháp chống thấm cacbon (như mạ đồng hoặc phủ vật liệu chống thấm cacbon) phải được thực hiện cho các khu vực không thấm cacbon. Do biến dạng đáng kể trong quá trình thấm cacbon và tôi, và độ sâu thấm cacbon điển hình nằm trong khoảng từ 0,5 đến 2mm, nên quá trình thấm cacbon thường được lên lịch giữa quá trình hoàn thiện bán phần và hoàn thiện.
Quy trình điển hình là: dập → rèn → chuẩn hóa → gia công thô và bán tinh → thấm cacbon và tôi → tinh.
Khi phần không thấm cacbon của phần thấm cacbon một phần áp dụng phương án xử lý tăng dung sai rồi loại bỏ lớp thấm cacbon dư, bước loại bỏ lớp thấm cacbon dư phải được thực hiện sau khi thấm cacbon nhưng trước khi tôi.
(3) Xử lý thấm nitơ
Thấm nitơ là một quá trình xử lý trong đó các nguyên tử nitơ được truyền vào bề mặt kim loại để tạo thành một lớp hợp chất chứa nitơ. Lớp thấm nitơ làm tăng độ cứng bề mặt, khả năng chống mài mòn, độ bền mỏi và khả năng chống ăn mòn của chi tiết. Vì thấm nitơ được thực hiện ở nhiệt độ tương đối thấp, dẫn đến biến dạng tối thiểu và lớp thấm nitơ mỏng (thường không quá 0.6-0.7mm), nên quá trình thấm nitơ phải được lên lịch muộn nhất có thể. Để giảm thiểu biến dạng trong quá trình thấm nitơ, thường cần phải tôi luyện giảm ứng suất ở nhiệt độ cao sau khi cắt.
