Меняя скорость охлаждения аустенита, можно получить стали с различными свойствами. На этом основано применение таких видов предварительной термообработки как отжиг, нормализация и закалака.
Отжиг служит для снижения твёрдости стальных заготовок перед механической обработкой. Заготовки нагревают до аустенитного состояния, делают выдержку для выравнивания состава аустенита и медленно охлаждают.
Нормализацию используют для изменения размера зерна стали, для измельчения цементитной сетки вокруг зёрен. При нормализации сталь нагревают до температуры выше линии GSE на 30 – 50 ºС, делают выдержку в течении некоторого времени и охлаждают на воздухе.
Закалка является первой стадией операции окончательной термообработки. Окончательная стадия – термообработка, которая придаёт стали необходимую структуру и свойства. Для закалки на мартенсит сталь нагревают до температуры на 30 – 50 ºС выше линии GSK, затем выдерживают для выравнивания аустенита по углероду и охлаждают (вода, масло и т.п.). В результате закалки механические свойства стали улучшаются (прочность увеличивается, вязкость уменьшается).
Отпуск является заключительной стадией термообработки выполняемой после закалки. Он заключается в нагреве закалённой детали до температуры меньшей 727 ºС, выдерживают при этой температуре и охлаждении с различной скоростью. В закаленной стали при отпуске устраняется искажение кристаллической решётки, уменьшается количество дислокаций, в результате чего устраняется хрупкость, снижается прочность, повышается пластичность и вязкость.