⑴ خشک کردن سطح:
آیا سطح فولاد از طریق گرمایش سریع تا دمای بحرانی فوق گرم می‌شود، اما گرما قبل از خنک شدن سریع، زمان کافی برای پخش شدن به هسته را نداشته است، به طوری که لایه سطحی می‌تواند در بافت مارتنزیتی کوئنچ شود و هسته دچار تغییر فاز نشده باشد، که باعث سخت شدن سطح و بدون تغییر ماندن هسته می‌شود. مناسب برای فولاد کربن متوسط.

⑵ عملیات حرارتی شیمیایی:
به اتم‌های عنصر شیمیایی اشاره دارد که با قابلیت انتشار اتمی در دمای بالا، به لایه سطحی قطعه کار نفوذ می‌کنند تا ترکیب شیمیایی و ساختار لایه سطحی قطعه کار را تغییر دهند، به طوری که لایه سطحی فولاد با الزامات خاص سازماندهی و عملکرد یک فرآیند عملیات حرارتی حاصل شود. با توجه به انواع عناصر نفوذی، عملیات حرارتی شیمیایی را می‌توان به کربوریزاسیون، نیتریداسیون، سیانیداسیون و نفوذ فلز تقسیم کرد.
کربن‌دهی: کربن‌دهی فرآیندی است که طی آن اتم‌های کربن به لایه سطحی فولاد نفوذ می‌کنند. همچنین برای ایجاد قطعه کار از فولاد کم کربن با لایه سطحی فولاد پرکربن و سپس کوئنچ و تمپر کردن در دمای پایین استفاده می‌شود، به طوری که لایه سطحی قطعه کار سختی و مقاومت به سایش بالایی داشته باشد و قسمت میانی قطعه کار همچنان چقرمگی و انعطاف‌پذیری فولاد کم کربن را حفظ کند.
نیتریدینگ یا نیترید کردن فرآیندی است که در آن لایه سطحی فولاد توسط اتم‌های نیتروژن نفوذ می‌کند. هدف از این کار بهبود سختی و مقاومت در برابر سایش لایه سطحی و بهبود استحکام خستگی و مقاومت در برابر خوردگی است. در حال حاضر، از روش نیترید گازی در تولید استفاده می‌شود.
سیانیداسیون که با نام کربونیتراسیون نیز شناخته می‌شود، نفوذ همزمان اتم‌های کربن و نیتروژن به داخل فولاد است. این فرآیند باعث می‌شود سطح فولاد ویژگی‌های کربوریزاسیون و نیتریداسیون داشته باشد.
نفوذ فلز: به نفوذ اتم‌های فلز به لایه سطحی فولاد اشاره دارد. این کار برای آلیاژسازی لایه سطحی فولاد انجام می‌شود تا سطح قطعه کار دارای برخی از آلیاژهای فولاد باشد و ویژگی‌های خاص فولاد مانند مقاومت در برابر حرارت، مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر اکسیداسیون، مقاومت در برابر خوردگی و غیره را داشته باشد. معمولاً در تولید آلومینیوم‌سازی، کروم‌سازی، بورسازی، سیلیکون‌سازی و غیره استفاده می‌شود.