Les traitements thermochimiques de diffusion ou cémentation, principalement par le carbone et l'azote (carburation appelée couramment « cémentation », « carbonitruration », « nitruration », « nitrocarburation »), sont, avec le durcissement par trempe superficielle, les plus utilisés pour le renforcement des pièces
Le revenu (tempering)
recuit de détensionnement ; température d'austénitisation (trempe) ; recuit complet ; recuit d'homogénisation.
Les traitements thermiques sont appliqués surtout aux aciers XC et aciers alliés ZR alliages non ferreux.
En général les traitements thermiques ne changent pas la composition chimique de l'alliage.