氮化

氮化提供了替代硬化方法钢表面。表层的深度只有渗碳层的十分之一，但要硬得多。钢部分被加热到较低的温度温度，因此晶体结构仍是铁素体。加热是在氨(NH)气氛中进行的_3.)、氢和氨中的氮扩散到钢中。

硬化有两种方式。一种方法是固溶硬化，这种硬化发生在所有钢中。另一种方法是沉淀硬化。例如，如果钢中含有铝，铝和氮就会结合形成非常细的颗粒，从而有效地硬化钢。

虽然它非常坚硬，但氮化层并不容易破裂，因为它非常薄，能很好地附着在下面的延展性钢上。该部件不需要从氮化温度淬火，也不需要在投入使用前进行回火。

其他方法

表面也可以通过热处理硬化感应或者激光加热。在其他应用中，表面硬化是通过在基件上沉积“硬面合金”来实现的。一个例子是"镀硬铬"其中一层厚铬沉积在零件上。汽车阀门的阀杆和活塞环及镗孔柴油发动机气缸是常见的应用。

光学显微镜

最简单、最古老的一种金相(虽然还不到一个世纪的历史)包括将表面抛光到像镜子一样，并以50到1500倍的放大倍数检查反射出来的光。如果在适当的溶液(通常是酸)中轻微蚀刻表面，则晶界、基质和组成阶段将以不同的速率被攻击，并且将是可识别的。这使得确定存在哪些相以及它们的形状、大小和分布成为可能。同样，可以观察到晶粒的大小和形状。有了这些信息，就有可能推断样品的历史并预测其行为。金相学在分析失效或以意想不到的方式进行的样品时特别有价值。

电子显微镜

在使用精细聚焦的高能电子束来检测金属方面已经取得了很大的进展。电子显微镜基本上有两种类型，传输和扫描。传输电子显微镜需要制备非常薄的薄膜，薄膜对能量约为200千电子伏特的电子束是透明的。这意味着薄膜的厚度必须只有1或几百纳米(10纳米)⁹米)。较轻元素(如铝)的薄膜可以较厚，而较重元素(如铝)的薄膜可以较厚黄金，一定要瘦一点。邻近地区之间的对比最好地体现在他们的差异衍射的电子束，虽然也可以使用密度的差异。空间分辨率极好，在特殊显微镜下可以达到原子分辨率，相邻区域之间的方向关系可以很容易地确定看见．另一方面，在任何给定的薄膜中只能检测非常小的样品。这意味着该技术不适用于测量大于薄膜厚度或单位体积数量较低的缺陷。

一个扫描电子显微镜(SEM)使用一束窄电子束(通常约为40千电子伏特)扫描样品表面，并由后向散射电子或二次电子形成相应的图像。不需要特殊的表面处理，而且由于扫描电镜的聚焦深度比光学显微镜大得多，因此可以成功地研究非常不规则的表面，如裂缝。(在出版物中看到的昆虫的惊人细节照片也是用扫描电镜拍摄的。)有用的放大倍数从100到20000倍。

电子梁在扫描电镜中使用，会使表面附近的每个原子发射出X射线这是该元素的特征。通过根据给定元素的特征X射线的强度分布构造图像，可以显示该元素在表面相之间的分布。如果电子束没有被扫过，而是停留在一个点上，a化学分析通过测量每个元素发射的X射线的强度，可以由电子束下区域的各种元素组成。