Annealing adalah proses perlakuan panas di mana baja bulat yang ditempa dipanaskan hingga suhu tertentu—biasanya di bawah suhu kritisnya—dan kemudian didinginkan secara perlahan, biasanya di dalam tungku. Tujuan utama dari anil adalah untuk melunakkan baja, sehingga lebih mudah dikerjakan untuk operasi pemesinan atau pembentukan berikutnya. Selama anil, tekanan internal yang disebabkan selama penempaan dihilangkan, dan struktur butiran baja diperhalus. Proses ini menghasilkan penurunan kekerasan dan peningkatan keuletan, sehingga meningkatkan kemampuan baja untuk mengalami deformasi plastis tanpa patah. Selain itu, anil meningkatkan keseragaman struktur mikro baja, yang berkontribusi terhadap kinerja yang lebih dapat diprediksi dan konsisten dalam aplikasi akhirnya.
Quenching adalah proses perlakuan panas kritis yang melibatkan pemanasan baja bulat yang ditempa hingga suhu tinggi, biasanya di atas suhu kritisnya, dan kemudian dengan cepat mendinginkannya dalam media pendinginan seperti air, minyak, atau larutan polimer. Pendinginan cepat mengubah struktur mikro baja, biasanya menjadi martensit, fase keras dan rapuh yang ditandai dengan struktur seperti jarum. Transformasi ini secara signifikan meningkatkan kekerasan dan kekuatan tarik baja. Namun, pendinginan juga menimbulkan tekanan internal yang signifikan karena perbedaan laju pendinginan dalam baja, yang dapat menyebabkan lengkungan atau retak jika tidak dikelola dengan benar. Pemilihan media quenching dan laju pendinginan merupakan faktor penting dalam mencapai keseimbangan yang diinginkan antara kekerasan dan ketangguhan.
Tempering dilakukan setelah quenching untuk mengurangi kerapuhan yang disebabkan oleh transformasi martensit. Dalam proses ini, baja yang dipadamkan dipanaskan kembali hingga suhu di bawah suhu kritisnya dan ditahan pada suhu tersebut selama jangka waktu tertentu sebelum didinginkan hingga suhu kamar. Temperatur dan durasi temper dikontrol secara hati-hati untuk mencapai sifat mekanik yang diinginkan. Tempering sedikit mengurangi kekerasan baja sekaligus meningkatkan ketangguhannya secara signifikan, membuat baja tidak mudah retak akibat benturan atau tekanan. Proses ini juga mengurangi beberapa tekanan internal yang disebabkan selama pendinginan, sehingga menstabilkan struktur mikro baja dan meningkatkan stabilitas dimensinya.
Normalisasi melibatkan pemanasan baja bulat yang ditempa hingga suhu sedikit di atas suhu kritisnya (biasanya 850°C hingga 950°C) dan kemudian membiarkannya mendingin di udara. Proses ini bertujuan untuk menyempurnakan struktur butiran baja, meningkatkan keseragamannya, dan meningkatkan sifat mekanik seperti kekuatan dan ketangguhan. Berbeda dengan quenching, normalisasi tidak menghasilkan kekerasan yang ekstrim namun memberikan struktur mikro yang lebih seragam dan seimbang, sehingga cocok untuk aplikasi yang memerlukan kombinasi kekuatan dan keuletan.
Untuk aplikasi yang membutuhkan permukaan yang keras dan tahan aus dengan tetap mempertahankan inti yang kuat, teknik pengerasan casing seperti karburasi, nitridasi, atau karbonitriding digunakan. Proses ini melibatkan penyebaran karbon atau nitrogen ke dalam lapisan permukaan baja bulat yang ditempa untuk meningkatkan kekerasan permukaan. Karburasi, misalnya, melibatkan pemanasan baja di lingkungan yang kaya karbon, sementara nitridasi menggunakan nitrogen. Pengerasan permukaan meningkatkan ketahanan aus dan kekuatan lelah, sementara inti tetap relatif lebih lunak dan lebih ulet, sehingga memberikan kombinasi karakteristik kinerja yang baik.
