Teräkselle on saatavilla monenlaisia lämpökäsittelyprosesseja. Yleisimmät ovat hehkutus, karkaisu ja karkaisu. Lämpökäsittely on tehokas eutektoidisille komponenteille (hypereutektoideille), joiden hiilipitoisuus on yli 0,8 %, mutta ei hypoeutektoiditeräksille.
Hehkutus on prosessi, jossa terästä kuumennetaan riittävän korkeaan lämpötilaan paikallisten sisäisten jännitysten vapauttamiseksi. Se ei pehmennä tuotetta kokonaisuutena, vaan ainoastaan paikallisesti lievittää materiaalin sisällä olevia rasituksia ja jännityksiä. Hehkutus käy läpi kolme vaihetta: talteenotto, uudelleenkiteytyminen ja rakeiden kasvu. Tietyn teräksen vaadittava hehkutuslämpötila riippuu saavutettavan hehkutuksen tyypistä ja seoksen koostumuksesta.
Karkaisu sisältää teräksen kuumentamisen austeniittifaasin luomiseksi ja sitten karkaisun vedessä tai öljyssä. Tämä nopea jäähtyminen johtaa kovaan, mutta hauraan martensiittiseen rakenteeseen. Teräs karkaistaan sitten haurauden vähentämiseksi, mikä on erityinen hehkutus. Tässä sovelluksessa hehkutus (karkaisu) muuttaa osan martensiitista sementiitiksi tai sferuliitiksi, mikä vähentää sisäistä jännitystä ja vikoja. Lopputuloksena on sitkeämpi ja murtumista kestävämpi teräs.