Rys. 3. Zakresy temperatur dla procesów hartowania i odpuszczania przy różnym stężeniu węgla w stali, (wg K. Wesołowski)
Na ogół części maszyn, silników i wiele innych, pracują pod obciążeniem zmiennym (niekiedy udarowym). Tylko hartowanie tych części byłoby niewystarczające, gdyż stale o strukturze martenzytycznej, posiadają wprawdzie wysoką wytrzymałość, odporność na ścieranie i twardość, ale są kruche i nie wykazują cech plastycznych. Ulepszanie cieplne pozwala, więc na uzyskanie optymalnej mikrostruktury, która niejako „godzi” własności wytrzymałościowe i plastyczne. Daje korzystną wartość inżynierskiego wskaźnika umocnienia Rc/Rm (wartość jego osiąga 0,9).
Ulepszanie cieplne stali znalazło ogromne zastosowanie w technice i konstrukcji elementów maszyn, pojazdów oraz budowli. Powyższe doświadczenie pokazało nam możliwości modyfikacji właściwości stali w zależności od konkretnych potrzeb. Dzięki odpowiedniemu dobraniu warunków hartowania a następnie odpuszczania jesteśmy w stanie uzyskać stale o różnych parametrach wytrzymałościowych, udarnościowych, plastycznych i innych. Często można w ten sposób zastosować tańszą stal węglową ulepszoną cieplnie zamiast drogich stali stopowych.