4340 ısıl işlem, düşük alaşımlı çelik grubunun ısıl işleme tabi tutularak yüksek mukavemet seviyelerine ulaşması sürecidir. Bu işlem sırasında 4340 çeliği şu aşamalardan geçer: 1. Sıcak şekil verme: Çelik, 1050-850 °C arasında ısıtılır. 2. Yumuşatma tavlaması: Çelik, 600-650 °C'de tavlanır ve ardından havada soğutulur. 3. Sertleştirme: Çelik, yağda veya suda sertleştirilir, bu işlem sonucunda sertlik HRC 54-56 arasına ulaşır. 4. Menevişleme: İstenilen mukavemet seviyesine bağlı olarak 232 °C veya 510 °C'de menevişleme yapılır. 4340 çeliği, ayrıca nitrürleme ve alevle sertleştirme gibi yüzey sertleştirme işlemlerine de tabi tutulabilir.