Obróbka cieplno-chemiczna metali to zabieg, który wykonuje się przede wszystkim na stopach żelaza z węglem. Polega on na oddziaływaniu chemicznym oraz cieplnym na materiał i modyfikacji jego własności fizycznych i chemicznych.
Nakrzemowywanie jest jedną z popularniejszych metod obróbki cieplno-chemicznej. Polega na nasycaniu powierzchni przedmiotów krzemem, poprzez wygrzewanie ich w temperaturze sięgającej nawet 1200°C. Wszystko dzieje się w ośrodku stałym (zawierającym sproszkowany żelazokrzem) oraz gazowym (zawierającym związki krzemu i chloru). Nakrzemowywanie przeprowadza się w celu zwiększenia żaroodporności i kwasoodporności danego materiału.
Nasiarczanie to druga popularna metoda obróbki chemiczno-cieplnej. Polega na wzbogaceniu powierzchni materiału poddanego obróbce w siarkę. Nasiarczanie jest zazwyczaj przeprowadzane w środowisku ciekłym lub gazowym. W każdym z nich aktywnym czynnikiem jest siarkowodór. Temperatura potrzebna do nasiarczania to od 200 do 900°C. Nasiarczanie poprawia właściwości ślizgowe trące i uodparnia powierzchnię na korozję. Najczęściej stosuje się je do tulei cylindrów, tocznych łożysk, kół zębatych i wałków rozrządu.
