Химико-термической обработкой называют диффузионное насыщение поверхностных слоев стали различными элементами. Применяют этот способ обработки для повышения твердости, износостойкости, сопротивления усталости, а также для защиты от электрохимической и газовой коррозии.

Основными преимуществами химико-термической обработки являются возможность сравнительно легко регулировать качество поверхностного слоя и создавать значительный градиент свойств от поверхности к сердцевине, а также получать упрочненные слои весьма малой толщины.

Наиболее распространенными операциями химико-термической обработки стали являются цементация, азотирование и нитроцементация (или цианирование).