Dalam berbagai aplikasi, seperti roda gigi, poros, rol mesin penggiling, komponen-komponen yang mengalami keausan, diharapkan ada kekerasan tinggi pada permukaan yang dikombinasikan dengan ketangguhan yang baik di keseluruhan bodi roda gigikomponen. Salah satu pilihannya adalah dengan menerapkan pelapisan permukaan. Yang lain adalah dengan mengubah sifat-sifat lapisan permukaan dari komponen baja itu sendiri. Ada tiga pendekatan yang secara mendasar berbeda:

[1] Baja yang memiliki cukup karbon dan konsentrasi unsur paduan untuk membentuk martensit melalui pencelupan dingin. Pengerasan permukaan (surface hardening) kemudian mungkin dilakukan dengan perlakuan dua langkah. Pertama, komponen diberi perlakuan panas untuk menghasilkan kekuatan yang diinginkan pada bagian dalam. Kedua, lapisan permukaan komponen dipanaskan dengan cepat (misalnya dengan induksi, nyala api, atau sinar laser) dan dicelup dingin dengan cepat. Sebagai alternatif, hasil yang sama dapat dicapai dalam satu langkah yaitu memilih komposisi yang pada pencelupan terkontrol dari suhu austenik, akan berubah menjadi martensit pada permukaan tetapi menjadi perlit pada bagian dalam [Pengerasan kulit (shell hardening)].

[2] Baja yang memiliki kandungan karbon rendah (biasanya 0,2 %) dan permukaannya dapat diperkeras dengan penyebaran karbon ke permukaan - dari atmosfer gas, cairan, atau kemasan padat - dalam rentang suhu austenitik. Melalui pencelupan, lapisan permukaan atau kulit (case) yang diperkaya karbon akan berubah menjadi martensit, sementara bagian dalamnya tetap tangguh. Karena itu dinamakan pengerasan kulit (case hardening) atau karburisasi (carburizing).

[3] Baja dapat diperkeras dengan penyebaran nitrogen ke permukaan atau nitridasi (nitriding). Perlakuan dilakukan di bawah suhu transformasi A1: karena itu, tidak diperlukan pencelupan dingin, distorsi yang terjadi adalah kecil, tetapi waktu untuk perlakuan lebih lama. Bahaya distorsi sepenuhnya dapat dihindari dengan nitridasi ion (ion nitriding), yaitu injeksi atom-atom N ke dalam permukaan.