Детали, работающие в условиях поверхностного износа, испытывающие циклические и динамические нагрузки, подвергают цементации. Для этого используют малоуглеродистые стали, содержащие 0,1…0,3% С. К ним относятся стали марок 15Х, 20Х, 15ХФ, 15ХР, 20ХН, 20ХГР, 30ХГТ, 12ХН3А, 12Х2Н4, 18Х2Н4В.

Хромистые стали 15Х, 20Х предназначаются для изготовления небольших изделий простой формы, цементуемых на глубину 1,0…1,5 мм. Они по сравнению с углеродистыми сталями обладают более высокими прочностными свойствами при несколько меньшей пластичности в сердцевине и лучшей прочности в цементованном слое. Прокаливаемость хромистых сталей невелика.

Хромованадиевые стали (20ХФ) менее склонны к перегреву, имеют лучше механические свойства. Ванадий (0,1…0,2 %) способствует получению более мелкого зерна, что улучшает пластичность и вязкость. Применяют для сравнительно небольших деталей.

Хромоникелевые стали (20ХН, 12ХН3А) применяют для деталей средних размеров, испытывающих при работе высокие удельные нагрузки. Никель увеличивает глубину закаленного слоя, препятствует росту зерна. Стали, дополнительно легированные вольфрамом (18Х2Н4ВА), применяют для изготовления крупных тяжелонагруженных деталей.

Хромомарганцевые стали. Марганец — сравнительно дешевый элемент и применяется как заменитель в стали никеля. Как и хром, марганец растворяется в феррите и цементите. Он снижает критическую скорость закалки и повышает прокаливаемость. Введение небольшого количества титана, образующего труднорастворимые в аустените карбиды TiС, уменьшает склонность стали к перегреву. Стали 18ХГТ, 25ХГТ, 25ХГМ применяются в автомобильной, тракторной промышленности, станкостроении.

Хромомарганцевоникелевые стали. Дополнительное легирование никелем повышает прокаливаемость и прочность стали. После закалки и низкого отпуска поверхностный слой сталей 14ХГН, 19ХГН, 20ХГНМ имеет прочность sigma_в = (1100…1200) МПа, сталь марки 25ХГНМАЮ имеет предел прочности при изгибе после цементации 2500 МПа.

Стали, легированные бором. Его вводят в количестве 0,001…0,005 %. Бор повышает устойчивость переохлажденного аустенита в области перлитного превращения и поэтому увеличивает прокаливаемость стали. Бор повышает прочностные свойства после закалки и низкого отпуска, не изменяя или несколько снижая вязкость и пластичность. Для деталей, работающих в условиях износа при трении, применяют стали марок 20ХГР, 20ХГНР. Например, механические свойства стали 20ХГНР: sigma_в = 1300 МПа, sigma_0,2 = 1200 МПа, d = 10 %, КСU = 0,9 МДж/м2 (ударная вязкость при U — образном концентраторе).