最終的熱處理目的是為了提升硬度、耐磨性和強度等機械性能。

（1）淬火

淬火分為表面淬火和整體淬火。其中，表面淬火因變形、氧化和脫碳較小而被廣泛應用。表面淬火還有外部強度高、耐磨性好的優勢，同時內部則保持良好的韌性和較強的抗沖擊能力。為了提升表面淬火零件的機械性能，通常需要先進行調質或正火等預處理。一般的工藝流程為：下料—鍛造—正火（或退火）—粗加工—調質—半精加工—表面淬火—精加工。

滲碳淬火適用于低碳鋼和低合金鋼，首先提高零件表面的含碳量，然后經過淬火處理，使得表層具備較高的硬度，而內心部分則保持一定的強度、韌性和塑性。滲碳可分為整體滲碳和局部滲碳，局部滲碳時需要對未滲碳的部分采取防滲措施，如鍍銅或涂覆防滲材料。由于滲碳淬火過程中容易產生較大的變形，且滲碳的深度通常在0.5到2毫米之間，因此一般將滲碳工序安排在半精加工和精加工之間進行。

其工藝流程通常為：切割-鍛造-正火-粗加工和半精加工-滲碳淬火-精加工。

當局部滲碳零件的非滲碳區域進行了加大余量處理后，去除多余滲碳層的工藝應該在滲碳完成后、淬火之前進行。

（3）氮化處理

滲氮是一種使氮原子滲透到金屬表面，從而形成含氮化合物層的處理方法。該滲氮層能夠提升零件表面的硬度、耐磨性、疲勞強度和抗腐蝕性。由于滲氮處理的溫度較低，變形程度較小且滲氮層通常不超過0.6至0.7毫米，因此應盡量將滲氮工序安排在后期進行。為了減少滲氮過程中的變形，通常在切削后需要進行高溫回火以消除應力。