⑴ Površinsko kaljenje:
Površina jekla se hitro segreje na kritično temperaturo, vendar toplota pred hitrim ohlajanjem ni imela časa, da bi se razširila na jedro, tako da se površinska plast lahko ohladi v martenzitno tkivo in jedro ni doživelo fazne transformacije, kar povzroči utrjevanje površine in nespremenjeno jedro. Primerno za srednje ogljikovo jeklo.

⑵ Kemična toplotna obdelava:
Nanaša se na atome kemičnih elementov, ki imajo sposobnost atomske difuzije pri visoki temperaturi, da prodrejo v površinsko plast obdelovanca in spremenijo kemično sestavo in strukturo površinske plasti obdelovanca, tako da dosežejo površinsko plast jekla s specifičnimi zahtevami glede organizacije in izvedbe procesa toplotne obdelave. Glede na vrsto infiltracijskih elementov lahko kemično toplotno obdelavo razdelimo na cementacijo, nitriranje, cianidacijo in kovinsko infiltracijo.
Cementiranje: Cementiranje je postopek, pri katerem atomi ogljika prodrejo v površinsko plast jekla. Namenjen je tudi izdelavi obdelovanca iz nizkoogljičnega jekla z visokoogljičnim površinskim slojem, nato pa gašenju in popuščanju pri nizki temperaturi zagotovimo visoko trdoto in odpornost proti obrabi površinskega sloja obdelovanca, medtem ko srednji del obdelovanca ohrani žilavost in plastičnost nizkoogljičnega jekla.
Nitriranje ali nitriranje je postopek, pri katerem v površinsko plast jekla prodrejo atomi dušika. Namen je izboljšati trdoto in odpornost proti obrabi površinske plasti ter izboljšati utrujenostno trdnost in odpornost proti koroziji. Trenutno se v proizvodnji uporablja metoda plinskega nitriranja.
Cianidacija, znana tudi kot karbonitriranje, je sočasna infiltracija atomov ogljika in dušika v jeklo. Zaradi tega ima površina jekla lastnosti cementiranja in nitriranja.
Penetracija kovine: nanaša se na prodiranje kovinskih atomov v površinsko plast jekla. Namen tega je, da se površinska plast jekla legira, da se površina obdelovanca iz legiranega jekla pridobi z posebnimi lastnostmi, kot so toplotna odpornost, odpornost proti obrabi, odpornost proti oksidaciji, odpornost proti koroziji itd. Pogosto se uporablja pri proizvodnji aluminija, kromiranja, boriranja, silicija in tako naprej.