Изотермическая закалка заключается в последовательном проведении двух основных операций: 1) аустенизации, т. е. нагрева до температуры закалки и выдержки; 2) переохлаждения аустенита с последующим его распадом в изотермических условиях при температурах от 250-300 до 450-500 °C.
В изотермических условиях аустенит, переохлаждённый до температур максимальной устойчивости, распадается на феррит и цементит, но образует при этом особый вид структурной составляющей – бейнит. Бейнитное превращение в чугунах начинается с образования игл или пластинок феррита. По мере развития процесса превращения пластинки сливаются, заклинивая оставшиеся участки аустенита. Процесс заканчивается распадом остаточного аустенита на смесь феррита и цементита. В легированных чугунах бейнитное превращение протекает замедленно, для полного завершения его требуется длительная изотермическая выдержка при температуре 400 °C и выше. В промышленных условиях время выдержки отливок редко превышает 3 - 4 ч. При этом бейнитное превращение не реалезуется до конца. Оставшийся аустенит при последующем охлаждении до нормальных условий может частично превращаться в мартенсит. Но основное его количество сохраняется. В специальных легированных чугунах доля остаточного аустенита после изотермической закалки составляет 20 – 50 %.
Изотермическая закалка позволяет улучшить механические свойства легированных чугунных отливок. Кроме того, достигается полная релаксация термических и фазовых напряжений в отливках. Устраняется опасность появления закалочных трещин, что характерно для отливок из легированных чугунов.