Oberflächenhärtung umfasst thermochemische und thermomechanische Verfahren, bei denen nur der Randbereich eines Werkstoffs gehärtet wird, um Verschleiß- und Ermüdungsbeständigkeit zu erhöhen, während der Kern zäh bleibt. Typische Prozesse sind Einsatzhärten, Carbonitrieren, Nitrocarburieren, Randschichthärten mittels Induktion oder Laser sowie PVD/CVD-Hartschichten. Steuergrößen sind Diffusionskinetik, Phasenumwandlungen, Eigenspannungen, Gradientenaufbau und Schichthaftung.