通过对钢件表面的加热、冷却而改变表层力学性能的金属热处理工艺。表面淬火是表面热处理的主要内容，其目的是获得高硬度的表面层和有利的内应力分布，以提高工件的耐磨性能和抗疲劳性能。
有些在工作时经受摩擦、表面容易磨损的零件，其表面应有抗磨损能力。有些工件在反复弯曲的作用下工作，易产生疲劳断裂，需要有抗疲劳能力，而抗疲劳能力又与零件的表面强度和内应力状态有关。表面强度高，又存在压缩内应力时，抗疲劳能力就强。机床、矿山机械等的齿轮经表面淬火后耐磨性明显提高。汽车后半轴经高频感应加热淬火后的抗疲劳能力远高于整体调质者。
最常用的表面热处理工艺有感应加热热处理和火焰淬火，此外还有接触电阻加热淬火、电解加热淬火、激光热处理和电子束热处理等。
接触电阻加热淬火通过电极将小于5伏的电压加到工件上,在电极与工件接触处流过很大的电流,并产生大量的电阻热,使工件表面加热到淬火温度,然后把电极移去,热量即传入工件内部而表面迅速冷却,即达到淬火目的。当处理长工件时,电极不断向前移动,留在后面的部分不断淬硬。这一方法的优点是设备简单，操作方便，易于自动化,工件畸变极小,不需要回火，能显著提高工件的耐磨性和抗擦伤能力，但淬硬层较薄（0.15～0.35毫米）。显微组织和硬度均匀性较差。这种方法多用于铸铁做的机床导轨的表面淬火，应用范围不广。
电解加热淬火将工件置于酸、碱或盐类水溶液的电解液中，工件接阴极，电解槽接阳极。接通直流电后电解液被电解，在阳极上放出氧，在工件上放出氢。氢围绕工件形成气膜，成为一电阻体而产生热量，将工件表面迅速加热到淬火温度，然后断电,气膜立即消失,电解液即成为淬冷介质，使工件表面迅速冷却而淬硬。常用的电解液为含5～18％碳酸钠的水溶液。电解加热方法简单，处理时间短，加热时间仅需5～10秒,生产率高，淬冷畸变小，适于小零件的大批量生产，已用于发动机排气阀杆端部的表面淬火。
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