A cementação consiste na introdução de carbono na superfície de aços de baixo teor de carbono. Esse processo pode ser realizado em meio sólido, no qual as peças são colocadas em caixas contendo material carburizante; em meio líquido, utilizando sais fundidos; ou em meio gasoso, com atmosfera rica em carbono, como monóxido de carbono ou gases derivados de hidrocarbonetos.

A nitretação consiste no endurecimento superficial pela difusão de nitrogênio. Após esse processo, é necessário realizar tratamento de têmpera e revenido. A nitretação pode ser feita em meio gasoso, com uso de amônia, ou em meio líquido, utilizando sais contendo nitrogênio. 

A cianetação consiste no aquecimento do aço em um banho de sal fundido contendo cianeto, promovendo o enriquecimento superficial simultâneo de carbono e nitrogênio. Após o processo, realiza-se o resfriamento em água ou salmoura. É aplicada principalmente em aços-carbono de baixo teor de carbono.

A carbonitretação é realizada em atmosfera gasosa contendo carbono e nitrogênio simultaneamente. O tempo de tratamento é relativamente curto, e a espessura da camada formada varia, em geral, entre 0,07 mm e 0,7 mm.

A boretação consiste na introdução do elemento boro por difusão, formando boretos de ferro de elevada dureza. O processo pode ser realizado em meio sólido, utilizando uma mistura contendo carboneto de boro e um ativador, como fluoretos.