通過對鋼件表麵的加熱、冷卻而改變表層力學性能的金屬熱處理工藝。表麵淬火是表麵熱處理的主要內容，其目的是獲得高硬度的表麵層和有利的內應力分布，以提高工件的耐磨性能和抗疲勞性能。
表麵熱處理
surface heat treatment
對工件表麵進行強化的金屬熱處理工藝。它不改變零件心部的組織和性能 。廣泛用於既要求表層具有高的耐磨性、抗疲勞強度和較大的衝擊載荷，又要求整體具有良好的塑性和韌性的零件，如曲軸、凸輪軸、傳動齒輪等。表麵熱處理分為表麵淬火和化學熱處理兩大類。
通過不同的熱源對工件進行快速加熱，當零件表層溫度達到臨界點以上（此時工件心部溫度處於臨界點以下）時迅速予以冷卻，這樣工件表層得到了淬硬組織而心部仍保持原來的組織。為了達到隻加熱工件表層的目的，要求所用熱源具有較高的能量密度。根據加熱方法不同，表麵淬火可分為感應加熱（高頻、中頻、工頻）表麵淬火、火焰加熱表麵淬火、電接觸加熱表麵淬火、電解液加熱表麵淬火、激光加熱表麵淬火、電子束表麵淬火等。工業上應用最多的為感應加熱和火焰加熱表麵淬火。
將工件置於含有活性元素的介質中加熱和保溫，使介質中的活性原子滲入工件表層或形成某種化合物的覆蓋層，以改變表層的組織和化學成分，從而使零件的表麵具有特殊的機械或物理化學性能。通常在進行化學滲的前後均需采用其他合適的熱處理，以便最大限度地發揮滲層的潛力，並達到工件心部與表層在組織結構、性能等的最佳配合。根據滲入元素的不同 ，化學熱處理可分為滲碳 、滲氮、滲硼、滲矽、滲硫、滲鋁、滲鉻、滲鋅、碳氮共滲、鋁鉻共滲等。
最常用的表麵熱處理工藝有感應加熱熱處理和火焰淬火。
通過電極將小於 5伏的電壓加到工件上,在電極與工件接觸處流過很大的電流,並產生大量的電阻熱,使工件表麵加熱到淬火溫度,然後把電極移去,熱量即傳入工件內部而表麵迅速冷卻,即達到淬火目的。當處理長工件時,電極不斷向前移動,留在後麵的部分不斷淬硬。這一方法的優點是設備簡單，操作方便，易於自動化,工件畸變極小,不需要回火，能顯著提高工件的耐磨性和抗擦傷能力，但淬硬層較薄（0.15～0.35毫米）。顯微組織和硬度均勻性較差。這種方法多用於鑄鐵做的機床導軌的表麵淬火，應用範圍不廣。
將工件置於酸、堿或鹽類水溶液的電解液中，工件接陰極，電解槽接陽極。接通直流電後電解液被電解，在陽極上放出氧，在工件上放出氫。氫圍繞工件形成氣膜，成為一電阻體而產生熱量，將工件表麵迅速加熱到淬火溫度，然後斷電,氣膜立即消失,電解液即成為淬冷介質，使工件表麵迅速冷卻而淬硬。常用的電解液為含 5～18%碳酸鈉的水溶液。電解加熱方法簡單，處理時間短，加熱時間僅需5～10秒,生產率高，淬冷畸變小，適於小零件的大批量生產，已用於發動機排氣閥杆端部的表麵淬火。
激光在熱處理中的應用研究始於70年代初，隨後即由試驗室研究階段進入生產應用階段。當經過聚焦的高能量密度 (10瓦/厘米)的激光照射金屬表麵時，金屬表麵在百分之幾秒甚至千分之幾秒內升高到淬火溫度。由於照射點升溫特別快，熱量來不及傳到周圍的金屬，因此在停止激光照射時，照射點周圍的金屬便起淬冷介質的作用而大量吸熱，使照射點迅速冷卻，得到極細的組織，具有很高的力學性能。如加熱溫度高至使金屬表麵熔化，則冷卻後可以獲得一層光滑的表麵，這種操作稱為上光。激光加熱也可用於局部合金化處理，即對工件易磨損或需要耐熱的部位先鍍一層耐磨或耐熱金屬，或者塗覆一層含耐磨或耐熱金屬的塗料，然後用激光照射使其迅速熔化，形成耐磨或耐熱合金層。在需要耐熱的部位先鍍上一層鉻，然後用激光使之迅速熔化，形成硬的抗回火的含鉻耐熱表層，可以大大提高工件的使用壽命和耐熱性。
70年代開始研究和應用。早期用於薄鋼帶、鋼絲的連續退火,能量密度最高可達10瓦/厘米。電子束表麵淬火除應在真空中進行外,其他特點與激光相同。當電子束轟擊金屬表麵時，轟擊點被迅速加熱。電子束穿透材料的深度取決於加速電壓和材料密度。例如,150千瓦的電子束在鐵表麵上的理論穿透深度大約為0.076毫米；在鋁表麵上則可達 0.16毫米。電子束在很短時間內轟擊表麵，表麵溫度迅速升高，而基體仍保持冷態。當電子束停止轟擊時，熱量迅速向冷基體金屬傳導，從而使加熱表麵自行淬火。為了有效地進行"自冷淬火"，整個工件的體積和淬火表層的體積之間至少要保持5∶1的比例。表麵溫度和淬透深度還與轟擊時間有關。電子束熱處理加熱速度快，奧氏體化的時間僅零點幾秒甚至更短，因而工件表麵晶粒很細，硬度比一般熱處理高，並具有良好的力學性能。
