随着科学技术的发展，单一表面强化技术的局限性逐渐显现，因此，综合运用两种或两种以上的表面强化技术的复合强化技术成为其发展方向。复合强化技术不仅可以发挥各种表面强化技术的各自特点，而且能显示组合使用的突出效果发挥多元技术组合优势，提高零件表面性能。

复合强化技术在德国、美国和日本等国家已广泛应用。例如，高速钢刀具经过表面热处理和表面化学热处理的复合强化处理后，钢的外表层被多孔性质氧化膜覆盖，其内层形成由氮和氧富化的渗氮层，其耐磨性、抗咬合性能均显著提高，改善了高速钢刀具的切削性能；工件经过液体碳氮共渗和高频感应加热表面淬火复合强化处理后，工件的疲劳强度比经过单一强化处理后明显增加，弯曲疲劳强度提高10%～15%，接触疲劳强度提高15%～20%。

21世纪以来，为满足科技生产对材料表面性能的更高要求，中国也对不同强化技术的复合应用进行了广泛的研究。例如，将零件渗碳处理后再进行喷丸处理，经过热处理和表面形变的复合强化，提高了工件的疲劳强度和耐磨性。用于镗杆等的“氮化+高频淬火”复合强化处理，充分利用了氮化处理的优势，在钢件表层渗入氮原子，形成一定浓度的氧化层，经高频淬火处理后，既加深了硬化层，又降低了氮化层的脆性，进一步提高了渗层的强度、硬度和疲劳强度。对铜合金采用镀渗处理的复合强化技术，先在铜合金表面进行镀锡，再作热扩散处理，使原先铜合金的硬度由150HV提高到了600HV左右。