عملیات حرارتی برای باز کردن پتانسیل کامل AISI 4140 ضروری است. فرآیندهای رایج عبارتند از:
آنیلینگ:بازپخت کامل شامل گرمایش تا 840-870 درجه، نگه‌داشتن و خنک‌سازی کند کوره است. این یک ساختار نرم و درشت پرلیتی-فریتی برای ماشین کاری بهینه و کاهش استرس ایجاد می کند.
عادی سازی:گرمایش تا 850-900 درجه و سپس خنک کننده هوا. اندازه دانه را اصلاح می کند، یکنواختی ریزساختار را بهبود می بخشد و نقطه شروع خوبی برای سخت شدن بیشتر فراهم می کند. استحکام بالاتر از آنیل شده اما کمتر از Q&T است.
کوئنچ و تمپرینگ (سخت کردن):این مهمترین فرآیند برای اجزای- با استحکام بالا است.
آستنیته کردن:تا 830-850 درجه حرارت دهید تا یک ساختار آستنیتی یکنواخت تشکیل شود.
خاموش کردن:خنک شدن سریع در روغن (برای جلوگیری از ترک خوردن در اثر خاموش شدن آب برای 4140 ترجیح داده می شود) تا آستنیت را به مارتنزیت سخت و شکننده تبدیل کند.
معتدل کردن:گرم کردن مجدد تا دمای خاص (200-650 درجه). این تنش ها را از بین می برد و مارتنزیت را به مارتنزیت سخت تبدیل می کند. دمای تلطیف بالاتر باعث افزایش چقرمگی می شود اما استحکام و سختی را کاهش می دهد.
سخت شدن کیس (مثلاً کربورسازی یا نیتریدینگ):در حالی که نسبت به فولادهای{0}کم کربن کمتر رایج است، 4140 را می توان نیترید کرد تا یک لایه سطحی بسیار سخت-مقاوم در برابر سایش و در عین حال حفظ یک هسته سخت.