⑴ Trempe superficielle :
La surface de l'acier est chauffée rapidement jusqu'à la température critique ci-dessus, mais la chaleur n'a pas eu le temps de se propager au cœur avant le refroidissement rapide. La couche superficielle peut ainsi être trempée dans le tissu martensitique, sans que le cœur subisse de transformation de phase, ce qui permet un durcissement superficiel sans modification du cœur. Convient aux aciers à teneur moyenne en carbone.

⑵ Traitement thermique chimique :
Il s'agit d'atomes chimiques capables de diffuser à haute température dans la couche superficielle de la pièce, modifiant ainsi sa composition chimique et sa structure, permettant ainsi d'obtenir une couche superficielle d'acier répondant à des exigences spécifiques en matière d'organisation et de performance du traitement thermique. Selon les types d'éléments d'infiltration, le traitement thermique chimique peut être divisé en deux phases : la cémentation, la nitruration, la cyanuration et l'infiltration métallique.
Cémentation : La cémentation est le processus par lequel les atomes de carbone pénètrent la couche superficielle de l'acier. Elle consiste également à fabriquer des pièces en acier à faible teneur en carbone avec une couche superficielle en acier à haute teneur en carbone, puis, après trempe et revenu à basse température, à obtenir une couche superficielle d'une dureté et d'une résistance à l'usure élevées, tout en préservant la ténacité et la plasticité de l'acier à faible teneur en carbone.
La nitruration est le procédé par lequel la couche superficielle de l'acier pénètre les atomes d'azote. L'objectif est d'améliorer la dureté et la résistance à l'usure de la couche superficielle, ainsi que la résistance à la fatigue et à la corrosion. La nitruration gazeuse est actuellement utilisée en production.
La cyanuration, également appelée carbonitruration, est l'infiltration simultanée d'atomes de carbone et d'azote dans l'acier. Elle confère à la surface de l'acier des propriétés de cémentation et de nitruration.
Pénétration du métal : désigne la pénétration d'atomes métalliques dans la couche superficielle de l'acier. Elle permet d'allier la couche superficielle de l'acier afin de conférer à la surface de la pièce des caractéristiques particulières, telles que la résistance à la chaleur, à l'usure, à l'oxydation et à la corrosion. Elle est couramment utilisée dans la production d'aluminisation, de chromisation, de boruration, de silicium, etc.