عملیات حرارتی مارتمپرینگ (Martempering) یا سریع سرد کردن ناپیوسته که آن را مارکوئنچینگ نیز می نامند شامل مراحل زیر است:

1- آستنیته کردن فولاد

2- سریع سرد کردن فولاد در روغن داغ و یا نمک مذاب تا دمایی درست بالاتر (و یا درست پایین تر) از دمای شروع تشکیل مارتنزیت (Ms). سریع سرد کردن در این مرحله باید به نحوی انجام گیرد که از تجزیه آستنیت در دما های بالا جلوگیری شود.

3- نگه داشتن در محیط یاد شده تا اینکه دمای قطعه در تمام قسمت های آن یکنواخت شود. زمان نگهداری در این دما بستگی به موقعیت نمودار TTT و ضخامت قطعه دارد. این زمان معمولا بین 2 تا 4 دقیقه برای هر میلیمتر ضخامت است. زمان کمتر برای حالتی است که فولاد در دماهای پایین آستنیته شود، در حالی که زمان بیشتر برای مواردی است که فولاد در دماهای بالا آستنیته شده باشد.

4- سرد کردن با آهنگی متوسط (معمولا در هوا) به نحوی که سطح و مرکز تقریبا همزمان سرد شده و به مارتنزیت تبدیل شوند.

5- بازپخت دادن قطعه به منظور افزایش چقرمگی

شکل های زیر شمایی از مراحل مختلف مارتمپرینگ را بر روی نمودار TTT نشان می دهند. همان گونه که ملاحظه می شود در این شکل ها، فولاد در مرحله اول سرد شدن به ترتیب تا بلافاصه قبل و بلافاصله بعد از دمای شروع تشکیل مارتنزیت سریع سرد شده است. روش دوم، اصطلاحا به مارتمپرینگ اصلاح شده موسوم است.

همانگونه که در شکل ها مشخص است در مرحله اول سرد شدن سطح و مرکز نمونه با دو آهنگ متفاوت سرد می شوند، در حالی که در ضمن دگرگونی آستنیت به مارتنزیت تمام قسمت های قطعه تقریبا به طور همزمان سرد شده و بنابراین دگرگونی در سطح و مرکز همزمان انجام می شوند. از این رو احتمال ترک برداشتن، اعوجاج و ایجاد تنش در قطعه به حداقل ممکن می رسد. جدول زیر خواص مکانیکی فولاد 1095 (0.95درصد کربن) را پس از مارتمپر شدن و همچنین مارتنزیت و بازپخت شدن به روش معمولی را برای سختی یکسان و برابر با 53 راکول سی نشان می دهد. همانگونه که ملاحظه می شود برای یک سختی یکسان مقاومت به ضربه فولاد مارتمپر و بازپخت شده به مراتب بیشتر از فولاد سریع سرد شده و بازپخت شده است.

یکی از جنبه های مهم مارتمپرینگ این است که به جز مارتنزیت ساختار و یا فاز دیگری به وجود نمی آید (البته در مقایسه با سرد کردن سریع و مسقیم در این حالت معمولا درصد آستنیت باقی مانده بیشتر است). بنابراین، فولادهایی برای مارتمپرینگ مناسب اند که نه تنها نسبت به محصولات حاصل از دگرگونی آستنیت در دمای بالا (مانند فریت و پرلیت) بلکه نسبت به تشکیل بینیت که ممکن است در دما های بلافاصله قبل از Ms تشکیل شود نیز دارای سختی پذیری خوبی باشند. نکته دیگری که در این رابطه باید در نظر داشت این است که شدت سرد کنندگی روغن داغ و نمک های مذاب کمتر از شدت سرد کنندگی آب و یا روغن سرد است، بنابراین فولادهایی را می توان مارتمپر کرد که سختی پذیری آن ها آنقدر زیاد باشد که کاهش آهنگ سرد کنندگی محیط را جبران کند. از این رو این نوع عملیات حرارتی عمدتا به فولادهایی که در هوا و یا روغن سخت می شوند محدود می شود. جدول زیر دماهای آستنیته کردن وسریع سرد کردن (مارتمپر کردن) را برای تعدادی از معروف ترین فولادهای ابزار نشان می دهد. هم چنین در این جدول بیشترین ابعاد مناسب برای مارتمپر کردن آمده است. در این رابطه، حداکثر ابعادی منظور شده است که در صورت مارتمپر شدن در یک حمام تمیز عاری از ناخالصی و با تلاطم زیاد، قطعه کاملا سخت شود. البته در شرایطی که از حمام های بزرگتر استفاده شده و یا تلاطم در حمام زیاد شود، قطعات بزرگتری را نیز می توان مارتمپر کرد.

نوع فولاد		دمای آستنیته کردن درجه سانتی گراد	دمای مارتمپر کردن درجه سانتی گراد	حداکثر قطر نمونه
AISI BS	SIS			میلی متر	اینچ
-	2092	850-880	225-250	75	3
O1	2140	810-840	225-250	60
A2	2260	950-980	225-250	150	6
D3	2310	1000-1020	225-500	200	8
D6	2312	960-1000	225-500	200	8
-	2550	820-840	225-300	125	5
Si	2710	880-920	350-40	25	1
H13	2242	1000-1050	300-50	300	12
H10A	-	1000-1050	300-500	100	4

شکل زیر مراحل مختلف عملیات حرارتی مارتمپرینگ را برای غلطکی از جنس فولاد SIS 2310 به قطر 103 و طول 1000 میلیمتر نشان می دهد. دماهایی که روی محور عمودی نشان داده شده اند مربوط به مرکز غلطک است که به کمک ترموکوپلی که در آن محل قرار داده شده اندازه گرفته شده اند. پس از پیشگرم کردن در 550 درجه سانتی گراد غلطک در کوره ای با محیط محافظ (گاز نیتروژن) تا 1030 درجه سانتی گراد گرم شده و به مدت 30 دقیقه آستنیته شده است. سپس غلطک به حمام نمک مذاب با دمای 220 درجه سانتی گراد انتقال داده شده و پس از 45 دقیقه به آهستگی در هوا تا دمای اتاق سرد شده است. زمان این عملیات حرارتی در حدود 8 ساعت است.