Hartowanie -nagrzewanie do temperatury powyżej przemiany austenitycznej  (dla stali węglowej  723°C; zwykle 30°C do 50°C powyżej temperatury przemiany austenitycznej) i wygrzewanie, oraz szybkie schładzanie. Szybkość schładzania musi być taka, by z austenitunie zdążył wydzielić się cementyt i jego struktura została zachowana do temperatury przemiany martenzytycznej , w której to austenit przemienia się w fazę zwaną martenzytem . Hartowanie  ma na celu  podniesienie twardości i wytrzymałości stali.
Hartowanie zwykłe
Polega na nagrzaniu przedmiotu hartowanego do zakresu austenitu, a następnie szybkim schłodzeniu w kąpieli chłodzącej, zwykle wodnej lub olejowej, poniżej temperatury początku przemiany martenzytycznej, aż do temperatury otoczenia. Szybkość chłodzenia powinna być dobrana tak, by nie nastąpiły odkształcenia hartownicze. Chłodzenie w wodzie jest bardziej intensywne, niż w oleju.
Hartowanie stopniowe
Polega na nagrzaniu przedmiotu hartowanego, a następnie szybkiemu schłodzeniu w kąpieli chłodzącej, zwykle ze stopionej saletry, do temperatury nieco powyżej temperatury przemiany martenzytycznej i przetrzymaniu w tej temperaturze, by nastąpiło wyrównanie temperatur w całym przekroju przedmiotu. W drugiej fazie, już w kąpieli wodnej lub olejowej, następuje dalsze schładzanie, w celu uzyskania przemiany martenzytycznej. Zaletą tej metody jest uniknięcie naprężeń hartowniczych. Wymaga jednak dużej wprawy przy określaniu czasu kąpieli pośredniej.
Hartowanie izotermiczne
Jest hartowaniem, w którym nie zachodzi przemiana martenzytyczna. Nagrzany przedmiot utrzymuje się w kąpieli z roztopionej saletry lub ołowiu, w temperaturze powyżej początku przemiany martenzytycznej. Nazwa metody pochodzi od faktu, iż kąpiel zachowuje stałą temperaturę. W hartowaniu tego typu nie powstaje martenzyt, lecz następuje rozpad austenitu na inne fazy, np. bainit, dając stali własności podobne jak po hartowaniu z odpuszczaniem. Zaletą metody jest brak naprężeń hartowniczych, lecz jest ona procesem długotrwałym, niekiedy przeciągającym się do kilku godzin.

Rozróżniamy następujące metody harowania: objętościowe i powierzchniowe.
Hartowanie objętościowe- polega na nagrzaniu elementu na wskroś i może być realizowane z różnymi prędkościami studzenia.
Hartowanie powierzchniowe - nagrzewanie cienkiej warstwy powierzchniowej. Nie wywołuje dużych naprężeń i odkształceń cieplnych. Stosowane wszędzie tam, gdzie wymagane jest utwardzenie tylko fragmentów powierzchni przedmiotu. Istnieje kilka metod hartowania powierzchniowego.

Wyróżnia się następujące rodzaje hartowania powierzchniowego:

- indukcyjne,
- płomieniowe,
- laserowe,
- kąpielowe,
- kontaktowe,
- elektrolityczne,
- impulsowe.