Cách tôi này có phương thức làm nguội như biểu thị bằng đường d trên hình 4.18, chỉ khác tôi phân cấp ở chỗ giữ đẳng nhiệt lâu hơn (hàng h) cũng trong môi trường lỏng (muối nóng chảy) để austenit quá nguội phân hóa hoàn toàn thành hỗn hợp ferit - xêmentit nhỏ mịn có độ cứng tương đối cao, độ dai tốt. Tùy theo nhiệt độ giữ đẳng nhiệt sẽ được các tổ chức khác nhau: 250 ữ 400oC - bainit, 500 ữ
600oC - trôxtit.
Sau khi tôi dẳng nhiệt không phải ram.
Tôi đẳng nhiệt có mọi ưu, nhược điểm của tôi phân cấp, chỉ khác là có độ cứng thấp hơn và độ dai cao hơn. Do năng suất thấp (còn thấp hơn cả tôi phân cấp) nên trong thực tế ít áp dụng cách tôi này. Một số dụng cụ có yêu cầu cao về độ biến dạng cho phép và không yêu cầu độ cứng cao cũng như gang cầu có áp dụng cách tôi này.
ở đây nhấn mạnh sự giống nhau về nguyên tắc giữa ủ đẳng nhiệt và tôi đẳng nhiệt, sự phân biệt thành ủ và tôi chỉ là do độ cứng, tổ chức tạo thành và có tính quy ước(cũng có thể là do một cách được làm nguội trong lò là ủ, cách kia được làm nguội trong môi trường lỏng - muối nóng chảy – là tôi đẳng nhiệt).. Một phương pháp nhiệt luyện nằm trung gian giữa ủ và tôi đó là tôi chì (patenting) - dây thép sau khi nung nóng đến nhiệt độ tôi được làm nguội đẳng nhiệt trong bể chì nóng chảy ở 500 ữ 520o
C để đạt được xoocbit nhỏ mịn gần như trôxtit, sau đó dây được qua kéo sợi nhiều lần (để bảo đảm đạt độ biến dạng tổng khoảng 90%), cuối cùng được dây thép có giới hạn đàn hồi rất cao và tính dẻo tốt.