Temperleme, önceki sertleştirmeden sonra oda sıcaklığı ile alt dönüşüm noktası arasındaki bir sıcaklığa kadar ısıtma ve daha sonra soğutma ile bu sıcaklıkta tutma olarak tanımlanır. Örneğin, 1080 °C'lik bir sertleştirme sıcaklığı ve sertleştirme maddesi olarak yağ seçmiş olsaydık, bu, oda sıcaklığında su vermenin hemen ardından yaklaşık 64 HRC'lik (Rockwell sertliği) bir sertlikle sonuçlanırdı. Ancak bu, istenmeyen “tetragonal martensit” formuyla sonuçlanacaktır. Ancak sonuçta daha az çatlama ve kırılma eğilimli kübik martensit formunu elde etmek istiyoruz.
Bunu başarmak için çeliği “temperlememiz” gerekir. Tetragonal martensitten kübik martensite dönüşüm yaklaşık 200 °C'lik bir sıcaklıkta gerçekleşir. Bu nedenle çeliğimizi yeniden ısıtmalı ve bir süre seçilen sıcaklıkta tutmalıyız. Örneğin, temperlemeden sonra yaklaşık 59 HRC sertlik elde etmek istiyorsak, çeliği yaklaşık 230 °C sıcaklığa geri getirmeli ve yaklaşık 1 saat boyunca bu sıcaklıkta tutmalıyız.
Belirli özellikler için istenen değerleri elde etmek amacıyla genellikle sertleştirme veya başka bir ısıl işlemden sonra gerçekleştirilen bir ısıl işlemdir. Bir veya birkaç kez belirli bir sıcaklığa kadar ısıtma, bu sıcaklıkta tutma ve ardından gerektiği gibi soğutmadan oluşur. Temperleme genellikle sertlikte bir azalmaya yol açar, ancak bazı durumlarda sertlikte bir artışa neden olur.