Beim Glühen wird ein Metall, üblicherweise Stahl, auf eine Temperatur oberhalb seines Rekristallisationspunktes erhitzt. Dadurch kann sich seine Kristallstruktur unter reduzierten inneren Spannungen neu bilden. Das Material wird auf dieser Temperatur gehalten, um eine ausreichende Diffusion der Atome zu ermöglichen und so die Bildung einer weicheren, duktileren Phase zu fördern. Anschließend wird es – oft im Ofen – langsam abgekühlt, um Spannungen zu vermeiden. Diese kontrollierte Abkühlung verfeinert das Korngefüge, minimiert die Härte und erhöht die Duktilität. Dadurch lässt sich das Metall leichter bearbeiten, formen oder umformen, ohne zu reißen.

Beim Normalglühen wird Stahl auf eine Temperatur knapp oberhalb seiner kritischen Umwandlungstemperatur erhitzt, um ihn vollständig auszutenitisieren, und anschließend an der Luft abgekühlt. Diese im Vergleich zum Glühen schnellere Abkühlrate führt zu einem feineren, homogeneren perlitischen oder ferritischen Gefüge. Das Ergebnis sind verbesserte Zähigkeit, Festigkeit und Verschleißfestigkeit bei gleichzeitig reduzierter Sprödigkeit. Normalgeglühte Teile weisen ein gleichmäßiges, feinkörniges Gefüge auf, was die Konsistenz der mechanischen Eigenschaften verbessert und insbesondere für Bauteile, die Stößen und Belastungen ausgesetzt sind, von Vorteil ist.

Beim Abschrecken wird ein Werkstoff – typischerweise Stahl – nach dem Erhitzen über seine Austenitisierungstemperatur schnell abgekühlt, wodurch eine harte martensitische Struktur entsteht. Dabei wird der erhitzte Werkstoff in ein Kühlmedium wie Öl, Wasser oder Polymerlösungen getaucht, um seine Temperatur rasch zu senken. Durch diese schnelle Abkühlung werden Kohlenstoffatome im Kristallgitter eingeschlossen, wodurch eine übersättigte, hochharte Struktur entsteht, die Festigkeit und Verschleißfestigkeit deutlich erhöht. Allerdings erzeugt das Abschrecken innere Spannungen, die den Werkstoff spröder machen. Daher ist häufig ein zusätzliches Anlassen erforderlich, um Härte und Duktilität in Einklang zu bringen.

Anlassen dient dazu, die Härte anzupassen und die Sprödigkeit eines abgeschreckten Metalls, insbesondere martensitischer Stähle, zu verringern. Das abgeschreckte Metall wird auf eine Temperatur unterhalb seiner kritischen Umwandlungstemperatur erhitzt, für eine bestimmte Zeit gehalten und anschließend abgekühlt. Diese kontrollierte Erwärmung ermöglicht die teilweise Diffusion von Kohlenstoffatomen, wodurch innere Spannungen abgebaut und das Gefüge verfeinert werden. Anlassen erhöht die Zähigkeit und verbessert die Rissbeständigkeit, während gleichzeitig ein Großteil der durch das Abschrecken erzielten Festigkeit erhalten bleibt. Dadurch eignet es sich für Anwendungen mit hohen Festigkeitsanforderungen.

Oberflächenhärtungsverfahren wie Aufkohlen, Nitrieren und Induktionshärten dienen dazu, die Härte der Materialoberfläche zu erhöhen und gleichzeitig einen zähen, duktilen Kern zu erhalten. Beim Aufkohlen und Nitrieren wird die Oberfläche mit Kohlenstoff bzw. Stickstoff angereichert, der in die äußere Schicht eindringt und unter kontrollierter Wärmeeinwirkung eine gehärtete Randschicht bildet. Die Induktionshärtung hingegen beinhaltet das schnelle Erhitzen der Oberfläche mittels elektromagnetischer Induktion, gefolgt von einer Abschreckung. Oberflächenhärtung eignet sich ideal für Bauteile, die eine hohe Verschleißfestigkeit der Oberfläche erfordern – wie beispielsweise Zahnräder und Nockenwellen – und gleichzeitig einen duktilen Kern zur Stoßdämpfung benötigen.

Die Alterung, insbesondere bei ausscheidungshärtbaren Legierungen (z. B. Aluminium- und Titanlegierungen), beinhaltet das Erhitzen der Legierung auf eine erhöhte Temperatur, um die kontrollierte Ausscheidung von Sekundärphasen zu ermöglichen. Diese Phasentrennung erzeugt Hindernisse im Korngefüge und erhöht so Härte und Festigkeit durch Ausscheidungshärtung. Der Alterungsprozess kann natürlich (bei Raumtemperatur) oder künstlich (durch Erhitzen beschleunigt) erfolgen. Das Ergebnis ist eine deutliche Verbesserung der mechanischen Eigenschaften, wie Zugfestigkeit und Stabilität. Dadurch eignen sich gealterte Legierungen hervorragend für Strukturbauteile in anspruchsvollen Anwendungen wie der Luft- und Raumfahrt sowie der Automobilindustrie.