Svrha završne toplinske obrade je poboljšati mehanička svojstva kao što su tvrdoća, otpornost na trošenje i čvrstoća.
(1) Kaljenje
Kaljenje se može kategorizirati u površinsko kaljenje i potpuno kaljenje. Površinsko kaljenje naširoko se primjenjuje zbog minimalne deformacije, oksidacije i dekarburizacije, a nudi prednosti poput visoke vanjske čvrstoće, dobre otpornosti na trošenje, dok zadržava dobru unutarnju žilavost i otpornost na udarce. Kako bi se poboljšala mehanička svojstva površinski kaljenih dijelova, često se izvode pripremne toplinske obrade poput kaljenja ili normalizacije. Opći tijek procesa je sljedeći: brušenje → kovanje → normaliziranje (ili žarenje) → gruba obrada → kaljenje → poluzavršna obrada → površinsko kaljenje → završna obrada.
(2) Karburizacija i kaljenje
Naugljičavanje i kaljenje prikladno je za nisko-ugljične i niskolegirane čelike. Prvo povećava sadržaj ugljika na površini dijela, omogućavajući visoku tvrdoću nakon kaljenja, dok jezgra zadržava određenu čvrstoću, visoku žilavost i plastičnost. Naugljičenje može biti potpuno ili djelomično. Za djelomično naugljičavanje moraju se poduzeti mjere protiv naugljičavanja (kao što je bakrenje ili premazivanje materijalima protiv naugljičavanja) za područja koja nisu naugljičena. Zbog značajnih deformacija tijekom pougljičavanja i kaljenja, te tipičnih dubina pougljičavanja u rasponu od 0.5 do 2 mm, postupak pougljičavanja općenito je raspoređen između poluzavršne i završne obrade.
Tipični tijek procesa je: brušenje → kovanje → normalizacija → gruba obrada i poluzavršna obrada → pougljičenje i kaljenje → završna obrada.
Kada neugljičeni dio djelomično pougljičenog dijela usvoji plan procesa povećanja dodatka i zatim uklanjanja viška naugljičenog sloja, korak uklanjanja viška sloja treba organizirati nakon naugljičavanja, ali prije gašenja.
(3) Tretman nitriranjem
Nitriranje je proces obrade u kojem se atomi dušika ubacuju u metalnu površinu kako bi formirali sloj spojeva koji sadrže dušik. Nitrirani sloj povećava tvrdoću površine dijela, otpornost na habanje, otpornost na zamor i otpornost na koroziju. Budući da se nitriranje izvodi na relativno niskim temperaturama, što rezultira minimalnom deformacijom, a nitrirani sloj je tanak (obično ne prelazi 0.6-0,7 mm), postupak nitriranja treba zakazati što je kasnije moguće. Kako bi se deformacija tijekom nitriranja svela na najmanju moguću mjeru, nakon rezanja općenito je potrebno kaljenje za smanjenje napona na visokoj temperaturi.
