表面热处理是一种金属热处理过程，仅加热工件的表面以改变表面的机械性能。热处理厂家为了仅加热工件的表面而没有过多的热量传递到工件中，所使用的热源必须具有较高的能量密度，即向工件的单位面积提供较大的热能，因此工件的表面或部分可能短寿命或瞬时达到高温。表面热处理的主要方法是火焰淬火和感应加热热处理。常用的热源是火焰，例如氧乙炔或氧丙烷，感应电流，激光和电子束。
化学热处理是一种金属热处理工艺，金属热处理厂家可改变工件表面的化学成分，结构和性能。化学热处理与表面热处理之间的区别在于，后者会改变工件表面的化学成分。化学热处理是在含有碳，氮或其他合金元素的介质（气体，液体，固体）中加热工件，并使其长时间保温，从而使工件表面渗入碳等元素，氮，硼和铬。渗入元素后，有时会执行其他热处理工艺，例如淬火和回火。化学热处理的主要方法是渗碳，氮化和金属化。
有效而紧密地结合压力加工变形和热处理以获得良好的强度和韧性的工件的方法称为变形热处理；在负压气氛或真空中进行的热处理称为真空热处理，它不仅可以使工件不氧化或脱碳，处理后保持工件表面清洁，提高工件的性能，还可以渗透用化学热处理。
