⑴ Povrchové kalenie:
Povrch ocele sa rýchlo zahreje na kritickú teplotu, ale teplo sa pred rýchlym ochladením nestihne rozšíriť do jadra, takže povrchová vrstva sa môže ochladiť do martenzitického tkaniva a jadro neprejde fázovou premenou, čo vedie k kaleniu povrchu a nezmenenému jadru. Vhodné pre stredne uhlíkovú oceľ.

⑵ Chemické tepelné spracovanie:
Vzťahuje sa na atómy chemických prvkov, ktoré majú schopnosť atómovej difúzie pri vysokej teplote prenikať do povrchovej vrstvy obrobku, meniť chemické zloženie a štruktúru povrchovej vrstvy obrobku, čím sa dosiahne povrchová vrstva ocele so špecifickými požiadavkami na organizáciu a vykonávanie procesu tepelného spracovania. Podľa druhu infiltračných prvkov možno chemické tepelné spracovanie rozdeliť na cementáciu, nitridáciu, kyanidáciu a infiltráciu kovov.
Cementácia: Cementácia je proces, pri ktorom atómy uhlíka prenikajú do povrchovej vrstvy ocele. Spočíva v tom, že sa nízkouhlíková oceľ vyrobí s vysokouhlíkovou povrchovou vrstvou a po kalení a popúšťaní pri nízkej teplote sa dosiahne vysoká tvrdosť a odolnosť voči opotrebovaniu povrchovej vrstvy obrobku a stredná časť obrobku si zachová húževnatosť a plasticitu nízkouhlíkovej ocele.
Nitridácia alebo nitridácia je proces, pri ktorom atómy dusíka prenikajú do povrchovej vrstvy ocele. Účelom je zlepšiť tvrdosť a odolnosť povrchovej vrstvy proti opotrebovaniu a zlepšiť únavovú pevnosť a odolnosť proti korózii. V súčasnosti sa vo výrobe používa metóda plynovej nitridácie.
Kyanidácia, známa aj ako karbonitridácia, je súčasná infiltrácia atómov uhlíka a dusíka do ocele. Povrch ocele tak získa nauhličovacie a nitridačné vlastnosti.
Penetrácia kovu: označuje prenikanie kovových atómov do povrchovej vrstvy ocele. Jeho účelom je vytvoriť povrchovú vrstvu zliatiny ocele, aby povrch obrobku mal určité vlastnosti zliatiny ocele, ako je tepelná odolnosť, odolnosť proti opotrebovaniu, odolnosť proti oxidácii, odolnosť proti korózii atď. Bežne sa používa pri výrobe hliníkovania, chrómovania, boridovania, kremíka atď.