Термічна обробка пилкових полотен насамперед спрямована на одночасне покращення твердості зубів і загальної міцності, роблячи їх-стійкими до зносу та менш схильними до поломки під час різання. Звичайні матеріали для пиляльних полотен проходять загальне термічне зміцнення після формування. Це передбачає нагрівання в діапазоні температур аустенізації з подальшим швидким охолодженням, перетворенням матричної структури на мартенсит, тим самим збільшуючи загальну міцність.
Після загального загартування зазвичай проводиться відпустка, щоб зменшити внутрішнє напруження та підвищити міцність. Без загартування пилкове полотно матиме високу твердість, але воно стане крихким і схильним до поломки під впливом навантажень або вібрації. Температура загартування, як правило, регулюється відповідно до матеріалу, щоб досягти балансу між твердістю та міцністю, що є вирішальним кроком у забезпеченні терміну служби пильного полотна.
Для високопродуктивних пилкових полотен також застосовуються локальні процеси термічної обробки, як-от індукційне або лазерне загартування зубів. Зуби нагріваються до високої температури, а потім швидко охолоджуються, що призводить до високої твердості на кінчиках зубів, тоді як задня частина пилки зберігає кращу міцність. Ця структурна конструкція «тверда спереду, міцна ззаду» робить пиляльний диск менш схильним до поломки під час удару та згинання, одночасно забезпечуючи зносостійкість ріжучої кромки.
Деякі пилкові полотна-спеціального призначення також проходять обробку для зміцнення поверхні, як-от процеси цементації, азотування або покриття, щоб ще більше підвищити їхню зносостійкість і стійкість до втоми. Ці процеси зазвичай використовуються для різання металу або високо-обробки матеріалів, що забезпечує стабільну продуктивність пилкового полотна в умовах високого-навантаження.
