فرآیند سیاه کاری سطحی به روش‌های مختلف بر روی فولاد انجام می‌شود. طی فرآیند سیاه کاری یک پوشش سیاه، بسیار نازک و بادوام به صورت مستقیم بر روی قطعه ایجاد می‌گردد. به طور کلی دو روش سیاه کاری سرد و سیاه کاری گرم وجود دارد. در صورتی که برای حرارت‌دهی به قطعه از نمک مذاب استفاد شود، عنوان زاج‌کاری نیز برای فرآیند مورد استفاده قرار می‌گیرد. ضمن سیاه کاری گرم قطعات فولادی، مقاومت به خوردگی، عمر کاری و زمان نگهداری آن‌ها در انبار افزایش می‌یابد. از طرفی با استفاده از این پوشش تبدیلی، قطعه در مقابل سایش، ترک خوردن و خراش مقاوم می‌شود.

پوشش سیاه ایجاد شده طی این روش، ظاهری زیبا و کیفیت سطحی بالایی دارد. از طرفی، درخشندگی قطعه کاهش می‌یابد. در مقایسه با فرآیند آبکاری و رنگ‌کاری، سیاه کاری روشی ساده، سریع و ارزان به شمار می‌رود.
در سیاه کاری گرم قطعات فولادی، مسیری ساده طی می‌شود. از یک مشعل جوشکاری یا آون برای گرم کردن قطعه و از روغن برای سرد کردن یا کوئنچ آن استفاده می‌شود. تمامی انواع روغن، از جمله روغن پخت و پز قابل استفاده است. حتی پس از کوئنچ قطعه، می‌توان مجددا از روغن استفاده کرد.

قطعه پیش از استفاده تحت عملیات پرداخت سطحی قرار می‌گیرد. هر کدام از روش‌های سنگ‌زنی، سندبلاست و پولیش کاری قابل استفاده هستند. باید توجه داشت که سابقه پرداخت سطح، بر ظاهر قطعه سیاه کاری شده تاثیر می‌گذارد. سطح قطعه سنگ‌زنی شده و قطعه پولیش شده مشابه با یکدیگر است در صورتی که سطح قطعه سیاه کاری شده از نمونه سند بلاست، متفاوت از آن دو و مات و صیقلی است.

پس از پرداخت سطحی، لک، اثر انگشت، چربی و هر گونه آلودگی برای افزایش کیفیت نهایی با استفاده از استون تمیز می‌شود.
حرارت دهی به قطعه با استفاده از مشعل جوشکاری یا ابزاری دیگر انجام شده و قطعه تا دمای ۳۰۰ الی ۴۰۰ درجه سانتی‌گراد، گرم می‌گردد. پس از حرارت دیدن، در روغن که در ظرفی مقاوم به حرارت قرار گرفته است، سرد می‌شود.
درجه حرارت اعمالی به قطعه بسیار مهم است. در صورتی که حرارت اعمالی از دمای کار مورد نیاز کم‎تر باشد، سوختن روغن و سیاه کاری انجام نمی‌شود. اگر دمایی بیشتر از حرارت مورد نیاز اعمال شود، بخش‌هایی از سطح قطعه شروع به پوسته پوسته شدن می‌کند. برای از بین بردن پوسته‌های ایجاد شده، قطعه باید مجددا تحت سنگ‌زنی قرار بگیرد.

در ویدئو زیر، مراحل فرآیند سیاه کاری فولاد را مشاهده نمایید:

از قطعات سیاه کاری شده در صنعت خودرو، معماری، ابزارآلات نظامی، ابزار و حدیده سازی و … استفاده می‌شود. زیبایی ظاهری قطعات سیاه کاری شده آن را برای استفاده در معماری و زیباسازی قطعات مناسب کرده است. به دلیل محافظت از قطعات در برابر خوردگی و جلوگیری از بازتابش نور و استتار بیشتر، این روش در صنایع نظامی کاربرد بسیاری دارد.