⑴ Повърхностно охлаждане:
Повърхността на стоманата е чрез бързо нагряване до критичната температура по-горе, но топлината не е имала време да се разпространи до сърцевината преди бързото охлаждане, така че повърхностният слой да може да се охлади в мартензитна тъкан и сърцевината не е претърпяла фазова трансформация, която реализира повърхностното втвърдяване и сърцевината непроменени. Подходящ за средно въглеродна стомана.

⑵ Химическа топлинна обработка:
Отнася се за атомите на химичния елемент, със способността за атомна дифузия при висока температура, в повърхностния слой на детайла, за промяна на химическия състав и структурата на повърхностния слой на детайла, така че да се постигне повърхностен слой от стомана със специфични изисквания към организацията и провеждането на процеса на термична обработка. Според видовете елементи на инфилтрация, химическата топлинна обработка може да бъде разделена на карбуризиране, азотиране, цианиране и закон за инфилтрация на метали.
Карбуризиране: Карбуризирането е процесът, при който въглеродните атоми проникват в повърхностния слой на стоманата. Също така е да се направи детайл от нисковъглеродна стомана с повърхностен слой с високо съдържание на въглеродна стомана и след това след закаляване и темпериране при ниска температура, така че повърхностният слой на детайла да има висока твърдост и устойчивост на износване, а средната част на детайла все още да поддържа якост и пластичност на нисковъглеродна стомана.
Азотирането или азотирането е процесът, при който повърхностният слой на стоманата прониква през азотни атоми. Целта е да се подобри твърдостта и устойчивостта на износване на повърхностния слой и да се подобри якостта на умора и устойчивостта на корозия. Понастоящем в производството се използва метод на газово азотиране.
Цианидирането, известно още като карбонитриране, е едновременното проникване на въглеродни и азотни атоми в стоманата. Той прави повърхността на стоманата карбуризираща и азотираща.
Метално проникване: отнася се до проникването на метални атоми в повърхностния слой на стоманата. Това е да се направи повърхностният слой от стоманена сплав, за да може повърхността на детайла да има легирана стомана, специални характеристики на стомана, като устойчивост на топлина, устойчивост на износване, устойчивост на окисление, устойчивост на корозия и др. Често използвани в производството на алуминизиране, хромиране, бориране, силиций и т.н.