最终的热处理目的是为了提升硬度、耐磨性和强度等机械性能。

（1）淬火

淬火分为表面淬火和整体淬火。其中，表面淬火因变形、氧化和脱碳较小而被广泛应用。表面淬火还有外部强度高、耐磨性好的优势，同时内部则保持良好的韧性和较强的抗冲击能力。为了提升表面淬火零件的机械性能，通常需要先进行调质或正火等预处理。一般的工艺流程为：下料—锻造—正火（或退火）—粗加工—调质—半精加工—表面淬火—精加工。

渗碳淬火适用于低碳钢和低合金钢，首先提高零件表面的含碳量，然后经过淬火处理，使得表层具备较高的硬度，而内心部分则保持一定的强度、韧性和塑性。渗碳可分为整体渗碳和局部渗碳，局部渗碳时需要对未渗碳的部分采取防渗措施，如镀铜或涂覆防渗材料。由于渗碳淬火过程中容易产生较大的变形，且渗碳的深度通常在0.5到2毫米之间，因此一般将渗碳工序安排在半精加工和精加工之间进行。

其工艺流程通常为：切割-锻造-正火-粗加工和半精加工-渗碳淬火-精加工。

当局部渗碳零件的非渗碳区域进行了加大余量处理后，去除多余渗碳层的工艺应该在渗碳完成后、淬火之前进行。

（3）氮化处理

渗氮是一种使氮原子渗透到金属表面，从而形成含氮化合物层的处理方法。该渗氮层能够提升零件表面的硬度、耐磨性、疲劳强度和抗腐蚀性。由于渗氮处理的温度较低，变形程度较小且渗氮层通常不超过0.6至0.7毫米，因此应尽量将渗氮工序安排在后期进行。为了减少渗氮过程中的变形，通常在切削后需要进行高温回火以消除应力。