⑴ Hartowanie powierzchniowe:
Powierzchnia stali jest szybko nagrzewana do temperatury krytycznej powyżej, ale ciepło nie miało czasu rozprzestrzenić się do rdzenia przed szybkim chłodzeniem, tak aby warstwa powierzchniowa mogła zostać zahartowana w tkance martenzytycznej, a rdzeń nie uległ przemianie fazowej, co powoduje utwardzenie powierzchni i niezmieniony rdzeń. Nadaje się do stali średniowęglowej.

⑵ Obróbka cieplna chemiczna:
Odnosi się do atomów pierwiastków chemicznych, które mają zdolność dyfuzji atomowej w wysokiej temperaturze, do warstwy powierzchniowej przedmiotu obrabianego, aby zmienić skład chemiczny i strukturę warstwy powierzchniowej przedmiotu obrabianego, tak aby uzyskać warstwę powierzchniową stali o określonych wymaganiach organizacji i wydajności procesu obróbki cieplnej. Zgodnie z rodzajami pierwiastków infiltracji, obróbkę cieplną chemiczną można podzielić na nawęglanie, azotowanie, cyjankowanie i prawo infiltracji metalu.
Nawęglanie: Nawęglanie to proces, w którym atomy węgla wnikają w warstwę powierzchniową stali. Polega również na wytworzeniu przedmiotu obrabianego ze stali niskowęglowej z warstwą powierzchniową ze stali wysokowęglowej, a następnie po hartowaniu i odpuszczaniu w niskiej temperaturze, tak aby warstwa powierzchniowa przedmiotu obrabianego miała wysoką twardość i odporność na zużycie, a środkowa część przedmiotu obrabianego nadal zachowywała wytrzymałość i plastyczność stali niskowęglowej.
Azotowanie, lub nitrowanie, to proces, w którym wierzchnia warstwa stali wnika w atomy azotu. Celem jest poprawa twardości i odporności na zużycie wierzchniej warstwy oraz poprawa wytrzymałości zmęczeniowej i odporności na korozję. Obecnie w produkcji stosuje się metodę azotowania gazowego.
Cyjanowanie, znane również jako węgloazotowanie, to jednoczesna infiltracja atomów węgla i azotu do stali. Nadaje powierzchni stali właściwości nawęglania i azotowania.
Penetracja metalu: odnosi się do penetracji atomów metalu w warstwę powierzchniową stali. Polega na tworzeniu warstwy powierzchniowej stali stopowej, aby powierzchnia przedmiotu obrabianego miała pewne cechy stali stopowej, specjalne cechy stali, takie jak odporność na ciepło, odporność na zużycie, odporność na utlenianie, odporność na korozję itp. Powszechnie stosowane w produkcji aluminiowania, chromowania, borowania, krzemowania itp.