⑴ 表面焼入れ：
鋼の表面を臨界温度以上まで急速加熱しますが、熱が中心部まで伝わる前に急速冷却されるため、表層はマルテンサイト組織に焼入れされ、中心部は相変態を起こさず、表面硬化と中心部の硬化が維持されます。中炭素鋼に適しています。

⑵化学熱処理：
高温で原子拡散する能力を持つ化学元素原子がワークピースの表面層に浸透し、ワークピースの表面層の化学組成と構造を変化させることで、鋼材の表面層に特定の組織と性能要件を満たす熱処理プロセスを実現します。浸透元素の種類に応じて、化学熱処理は浸炭法、窒化法、シアン化法、金属浸透法に分類されます。
浸炭処理：浸炭処理とは、炭素原子が鋼の表面層に浸透する処理です。低炭素鋼のワークピースを高炭素鋼の表面層に加工し、その後、焼入れと低温焼戻しを行うことで、ワークピースの表面層は高い硬度と耐摩耗性を有し、ワークピースの中心部は低炭素鋼の靭性と可塑性を維持します。
窒化処理（または窒化）とは、鋼の表面層に窒素原子を浸透させる処理です。その目的は、表面層の硬度と耐摩耗性を向上させ、疲労強度と耐食性を向上させることです。現在、生産にはガス窒化法が用いられています。
シアン化処理（浸炭窒化処理とも呼ばれる）は、炭素原子と窒素原子を鋼に同時に浸透させる処理です。これにより、鋼の表面に浸炭性と窒化性という特性が付与されます。
金属浸透：鋼材の表面層に金属原子が浸透することを指します。鋼材の表面層を合金化することで、ワークピースの表面に耐熱性、耐摩耗性、耐酸化性、耐腐食性などの特殊な鋼材特性を持たせることができます。アルミナイジング、クロマイジング、ホウ素化処理、シリコン処理などの製造工程で一般的に使用されます。