⑴ Têmpera de superfície:
A superfície do aço é aquecida rapidamente até a temperatura crítica acima, mas o calor não teve tempo de se espalhar para o núcleo antes do resfriamento rápido, de modo que a camada superficial pode ser temperada no tecido martensítico, e o núcleo não sofreu transformação de fase, o que resulta no endurecimento da superfície e na inalteração do núcleo. Adequado para aço de médio carbono.

⑵ Tratamento térmico químico:
Refere-se aos átomos de elementos químicos, com a capacidade de difusão atômica em altas temperaturas, que penetram na camada superficial da peça, alterando a composição química e a estrutura da camada superficial, de modo a atingir a camada superficial de aço com requisitos específicos de organização e desempenho do processo de tratamento térmico. De acordo com os tipos de elementos de infiltração, o tratamento térmico químico pode ser dividido em cementação, nitretação, cianetação e infiltração metálica.
Cementação: A cementação é o processo pelo qual átomos de carbono penetram na camada superficial do aço. Consiste também em transformar a peça de aço de baixo carbono em uma camada superficial de aço de alto carbono, seguida de têmpera e revenimento em baixa temperatura, para que a camada superficial da peça tenha alta dureza e resistência ao desgaste, e a parte central da peça mantenha a tenacidade e a plasticidade do aço de baixo carbono.
A nitretação, ou nitretação, é o processo pelo qual a camada superficial do aço penetra em átomos de nitrogênio. O objetivo é aumentar a dureza e a resistência ao desgaste da camada superficial, além de aumentar a resistência à fadiga e à corrosão. Atualmente, o método de nitretação a gás é utilizado na produção.
A cianetação, também conhecida como carbonitretação, é a infiltração simultânea de átomos de carbono e nitrogênio no aço. Ela confere à superfície do aço características de cementação e nitretação.
Penetração de metal: refere-se à penetração de átomos metálicos na camada superficial do aço. Consiste em tornar a camada superficial de aço de liga, a fim de conferir à superfície da peça de trabalho características especiais, como resistência ao calor, resistência ao desgaste, resistência à oxidação, resistência à corrosão, etc. É comumente utilizado na produção de aluminização, cromagem, boro, silício, entre outros.