总渗层厚度测量：测量从表面到渗层与基体明显分界处的垂直距离，是评价渗层性能的基础指标。
有效硬化层深度测定：根据硬度梯度，测定达到某一特定硬度值（如HV550）的垂直深度，对渗碳、渗氮层尤为重要。
化合物层（白亮层）厚度分析：测量渗氮、渗硼等工艺形成的脆性化合物薄层厚度，控制其有利于提高耐磨性但需避免过厚。
扩散层厚度评估：测量化合物层之下，合金元素或碳氮原子扩散形成的梯度变化层深度。
渗层均匀性评价：在同一试样不同位置或同批次多个试样上测量厚度，评估工艺稳定性和渗层分布均匀性。
渗层组织鉴别：通过显微形貌观察，鉴别渗层中的相组成，如渗碳层的马氏体、残余奥氏体，渗氮层的ε相、γ‘相等。
渗层与基体结合界面分析：观察界面形态，评估是否存在裂纹、孔洞等缺陷，以及界面的平直或锯齿状特征。
表层脱碳/贫化层检测：检查因工艺不当在渗层最表面形成的软质层（如脱碳层）的深度与形态。
渗层孔隙率与疏松评定：对某些渗层（如渗铬、渗铝）中的孔隙数量、大小及分布进行定性或半定量分析。
梯度硬度测试与曲线绘制：从表层至心部进行维氏或努氏显微硬度测试，绘制硬度-深度曲线，直观反映渗层性能梯度。
渗碳与碳氮共渗层：广泛应用于齿轮、轴承、轴类等汽车、机械零件，提高表面硬度和耐磨性。
渗氮与氮碳共渗层：用于模具、曲轴、螺杆等要求高耐磨、抗疲劳且变形小的零部件。
渗硼层：用于在极端磨损工况下的零件，如泥浆泵衬板、挤压螺杆，具有极高的表面硬度。
渗铬、渗铝、渗锌层：主要用于提高钢铁材料在高温氧化环境或特定介质中的耐腐蚀性能。
表面镀层与热喷涂涂层：如电镀硬铬、化学镀镍、等离子喷涂陶瓷涂层等表面改性层的厚度与结合性分析。
氧化层与钝化膜：测量不锈钢高温氧化膜、铝合金阳极氧化膜、钛合金钝化膜等薄层厚度。
激光淬火/熔覆层：分析高能束表面改性技术产生的淬硬层或熔覆合金层的深度与组织。
气相沉积（PVD/CVD）涂层：测量刀具、模具上沉积的TiN、TiAlN、DLC等超硬薄膜的厚度。
焊接热影响区（HAZ）分析：评估焊接接头附近因热循环导致的组织变化区域深度。
高分子材料与复合材料涂层：包括油漆、粉末涂层、防腐衬里等非金属保护层的截面厚度测量。
金相显微镜法：最经典、最常用的方法，通过制备横截面金相试样，在光学显微镜下利用标尺直接测量或通过图像分析软件测量。
显微硬度梯度法：通过测量从表面至心部一系列点的显微硬度，根据硬度下降趋势判定有效硬化层深度，标准方法如HV0.3或HK0.1。
扫描电子显微镜（SEM）法：利用SEM的高景深和高分辨率，观察渗层截面更清晰的微观形貌，并配合能谱（EDS）进行成分线扫描。
辉光放电光谱法（GDOES）：通过逐层溅射进行深度成分分析，能快速获得元素浓度随深度的分布曲线，间接确定渗层厚度。
电子探针显微分析（EPMA）：与SEM类似，但具有更高的定量分析精度，可精确绘制主要元素在渗层深度方向的面分布或线分布图。
涡流测厚法：一种无损检测方法，利用电磁感应原理，适用于测量导电基体上的非导电涂层或非铁磁性基体上的非磁性涂层。
磁性测厚法：另一种无损方法，利用磁阻原理，专门用于测量钢铁等磁性基体上的非磁性涂层（如镀锌、油漆、塑料）厚度。
超声测厚法：利用超声波脉冲反射原理，可无损测量基体上涂层的厚度，但对非常薄的层和粗糙表面适用性有限。
库仑测厚法：一种电化学溶解方法，通过计算溶解涂层所需的电量来推算厚度，适用于测量金属镀层。
轮廓仪/台阶仪法：通过测量制备样品时刻痕处的高度差（台阶）来推算涂层厚度，适用于硬质涂层。
倒置/正置金相显微镜：配备测微目镜或高分辨率摄像系统的光学显微镜，是进行渗层厚度显微观察和测量的基础设备。
图像分析系统：与显微镜连接的计算机软件系统，可对采集的渗层截面图像进行自动或半自动的厚度、孔隙率等参数测量。
显微硬度计：配备维氏（Vickers）或努氏（Knoop）压头，可在微小范围内测试硬度，是绘制硬度梯度曲线的关键设备。
扫描电子显微镜（SEM）：提供高倍率、高景深的微观形貌观察，是分析纳米级精细结构和界面缺陷的强大工具。
能谱仪（EDS）：常作为SEM或EPMA的附件，用于对渗层进行定性和半定量的元素成分分析及线扫描、面扫描。
电子探针显微分析仪（EPMA）：在微米尺度上进行精确的化学成分定量分析，特别适合研究渗层中的元素扩散行为。
辉光放电光谱仪（GDOES）：用于快速深度剖析，可同时分析多种元素随深度的变化，适合工艺研究与质量控制。
电解抛光/腐蚀仪：用于制备高质量的金相截面样品，获得清晰、无划痕、无变形的渗层界面，是准确测量的前提。
镶嵌机（热镶/冷镶）：将不规则或微小试样用树脂镶嵌，便于后续的磨抛和观察，保护渗层边缘。
精密自动磨抛机：通过程序控制实现样品的自动研磨和抛光，确保截面平整、边缘保持完好，减少人为误差。
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