在该过程中会于高温下通过等离子体处理将非金属原子注入金属表面。最重要的例子有等离子渗氮，等离子渗炭和等离子氮炭共渗。与为经过处理的金属相比经过处理的金属表面硬度得到显著提高，其下的扩散层厚度为几百微米，也比原材料硬。