A têmpera ocorre com o aquecimento do aço a uma temperatura inferior à crítica e rápido resfriamento subsequente em água ou óleo e tem por objetivo aumentar a dureza do aço e tornar mais elevado seu limite de escoamento e sua resistência à tração, à compressão e ao desgaste.

O recozimento consiste no aquecimento do aço até acima da temperatura crítica, seguido de um resfriamento lento, geralmente dentro do forno. Este tratamento tem por objetivo restituir ao material suas propriedades normais que foram alteradas por um tratamento térmico ou mecânico anterior, ou ainda refinar texturas brutas de fusão.

O revenido consiste em reaquecer a peça temperada até uma temperatura conveniente, bem acima da zona crítica, e esfriá-la novamente. É praticado com o intuito de corrigir certos efeitos da têmpera, quando se manifestam dureza ou fragilidade excessivas ou altas tensões internas.

A normalização é o aquecimento do aço até acima da temperatura crítica, seguido de um esfriamento ao ar. Consegue-se uma granulação mais grossa comparada ao resfriamento no forno. No estado normalizado, a ductilidade fica mais elevada do que no estado plenamente recozido.

O coalescimento é um processo que visa o aumento da dureza e consiste do aquecimento a temperaturas próximas da crítica e permanência por várias horas nesta temperatura. Os aços coalescidos, quando reaquecidos para serem recozidos, normalizados ou temperados, precisam permanecer acima da zona crítica por mais tempo.