⑴ Površinsko kaljenje:
Površina čelika se brzo zagrijava na kritičnu temperaturu, ali toplina nije imala vremena proširiti se na jezgro prije brzog hlađenja, tako da se površinski sloj može ugasiti u martenzitno tkivo, a jezgro nije prošlo kroz faznu transformaciju, što rezultira površinskim očvršćavanjem i nepromijenjenom jezgrom. Pogodno za srednje ugljične čelike.

⑵ Hemijska termička obrada:
Odnosi se na atome hemijskog elementa koji imaju sposobnost atomske difuzije na visokim temperaturama, prodirući u površinski sloj obratka, mijenjajući hemijski sastav i strukturu površinskog sloja obratka, kako bi se postigao površinski sloj čelika sa specifičnim zahtjevima organizacije i izvođenja procesa termičke obrade. Prema vrsti infiltracijskih elemenata, hemijska termička obrada može se podijeliti na cementaciju, nitriranje, cijanidaciju i infiltraciju metala.
Cementacija: Cementacija je proces u kojem atomi ugljika prodiru u površinski sloj čelika. Cilj je napraviti radni komad od niskougljičnog čelika s površinskim slojem od visokougljičnog čelika, a zatim nakon kaljenja i otpuštanja na niskim temperaturama, tako da površinski sloj radnog komada ima visoku tvrdoću i otpornost na habanje, a srednji dio radnog komada i dalje zadržava žilavost i plastičnost niskougljičnog čelika.
Nitriranje, ili nitriranje, je proces kojim površinski sloj čelika prodire u atome dušika. Svrha je poboljšanje tvrdoće i otpornosti na habanje površinskog sloja te poboljšanje čvrstoće na zamor i otpornosti na koroziju. Trenutno se u proizvodnji koristi metoda plinskog nitriranja.
Cijanidacija, poznata i kao karbonitriranje, je istovremena infiltracija atoma ugljika i dušika u čelik. To daje površini čelika karakteristike cementacije i nitriranja.
Penetracija metala: odnosi se na prodiranje metalnih atoma u površinski sloj čelika. To se radi s ciljem legiranja površinskog sloja čelika, kako bi površina obratka imala određene karakteristike legiranog čelika, kao što su otpornost na toplinu, otpornost na habanje, otpornost na oksidaciju, otpornost na koroziju itd. Uobičajeno se koristi u proizvodnji aluminizacije, hromiranja, boriranja, silikona i tako dalje.