कार्बराइजिंग के लिए स्टील मिश्रधातु युक्त मशीनरी संरचनात्मक स्टीलों का एक समूह है, जिन्हें थर्मो-रासायनिक ऊष्मा उपचार के लिए उपयोग किया जाता है। कार्बराइजिंग या सायनाइडिंग तथा बाद की ऊष्मा उपचार प्रक्रिया के बाद, उत्पाद की सतह से उच्च कठोरता और घर्षण-प्रतिरोध की अपेक्षा की जाती है, जबकि कोर में पर्याप्त रूप से उच्च नम्यता बनाए रखी जाती है। इसी कारण से कार्बराइजिंग स्टील का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है और इसे आम तौर पर गियर स्टील भी कहा जाता है। कठोर और घर्षण-प्रतिरोधी सतह कार्बन से संतृप्ति द्वारा प्राप्त की जाती है, जिसकी गहराई 0,8 – 1,5 मिमी के दायरे में होती है, तथा इसके बाद ऊष्मा उपचार किया जाता है, जिसके अगले चरणों में क्वेंचिंग और टेम्परिंग शामिल हैं। इस उपसमूह की स्टीलों की रासायनिक संरचना में कार्बन की मात्रा अपेक्षाकृत कम होती है – अधिकतम 0,25%, अन्य मिश्रधातु युक्त संरचनात्मक स्टीलों (जैसे सुधार हेतु प्रयुक्त स्टील) की तुलना में। अन्य सतह कठोरकरण विधियों, जैसे नाइट्राइडिंग, सायनाइडिंग या सतही क्वेंचिंग की तुलना में, कार्बराइज्ड सतह वाले उत्पाद में कोर की गहराई की ओर सामग्री के गुण और कठोरता अचानक नहीं बल्कि धीरे-धीरे कम होते हैं। हालांकि, हाइपरयूटेक्टॉइड परत के निर्माण से बचने के लिए, सामग्री की सतह पर हल्के प्रभाव वाले कार्बराइजिंग एजेंटों के उपयोग की सिफारिश की जाती है। स्टील के ग्रेड के अनुसार, कार्बराइजिंग प्रक्रिया लगभग 880 – 1050℃ के तापमान दायरे में की जाती है। कोर के लिए बाद की क्वेंचिंग प्रक्रिया 880–920℃ पर की जाती है, जिसे कार्बराइजिंग के तुरंत बाद शुरू किया जा सकता है। कार्बराइज्ड परतों की क्वेंचिंग 780–820℃ के तापमान पर की जाती है। टेम्परिंग लगभग 150–200℃ के तापमान पर की जाती है।