Cách tôi này có phương thức làm nguội như biểu thị bằng đường b trên hình 4.18, nó tận dụng được ưu điểm của cả nước lẫn dầu. Thoạt tiên thép được làm nguội nhanh trong môi trường tôi mạnh - nước, nước pha muối, xút đến khi sắp xảy ra chuyển biến mactenxit (300 ữ 400oC) thì nhấc ra chuyển sang làm nguội chậm trong môi trường tôi yếu: dầu (hay không khí) cho đến khi nguội hẳn. Như vậy vừa bảo đảm độ cứng cao cho thép vừa ít gây biến dạng, nứt.
Nhược điểm về mặt công nghệ của cách tôi này là khó xác định thời điểm
chuyển môi trường (thường là rất ngắn, chỉ vài giây và phải xử lý khá chính xác): nếu quá sớm (khi nhiệt độ của thép còn cao) không thể đạt độ cứng cao do có chuyển biến thành hỗn hợp ferit - xêmentit khi làm nguội chậm tiếp theo, nếu quá muộn thì chuyển biến mactenxit sẽ xảy ra ngay trong môi trường tôi mạnh, dễ gây nứt biến dạng. Thường xác định theo kinh nghiệm, ví dụ thời gian giữ trong nước được tính theo mức là 2 ữ 3 s cho 10mm đường kính hay chiều dày, sau đó mới chuyển sang dầu. Cách tôi này đòi hỏi người thực hiện phải có kinh nghiệm, khó cơ khí hóa, tính lặp lại thấp chỉ áp dụng cho tôi đơn chiếc cho thép cacbon cao, yêu cầu độ cứng cao nhưng không đều ở các lần tôi khác nhau.
c. Tôi phân cấp
Cách tôi này có phương thức làm nguội như biểu thị bằng đường c trên hình 4.18, khắc phục được khó khăn về xác định thời điểm chuyển môi trường của cách tôi trên. Khi tôi phân cấp thép nung nóng được nhúng vào môi trường lỏng (muối nóng chảy) có nhiệt độ cao hơn điểm Ms khoảng 50 ữ 100oC, thép bị nguội đến nhiệt độ này và giữ nhiệt (khoảng 3 ữ 5min) để đồng đều nhiệt độ trên tiết diện rồi nhấc ra làm nguội trong không khí để chuyển biến mactenxit.
ưu điểm của phương pháp tôi này là đạt độ cứng cao song có ứng suất bên trong rất nhỏ, độ biến dạng thấp nhất, thậm chí có thể sửa, nắn sau khi giữ đẳng nhiệt khi thép ở trạng thái austenit quá nguội vẫn còn dẻo. Hạn chế của tôi phân cấp là có năng suất thấp, chỉ áp dụng được cho các thép có Vth nhỏ (thép hợp kim cao như thép gió) và với tiết diện nhỏ như mũi khoan, dao phay...