表面淬火是指被处理工件在表面有限深度范围内加热至相变点以上，然后迅速冷却，在工件表面一定深度范围内达到淬火目的的热处理工艺。

对于钢铁材料而言，表面淬火是指用特殊的加热方式将钢表面快速加热到Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上，随后快速冷却，使钢铁表层发生马氏体相变，生成硬化层。淬火后的钢铁材料表面会有一定深度的M组织，心部仍保持淬火前的组织状态。

一. 表面淬火类型

根据表面能量的形式不同，分为：

（1）感应加热表面淬火

以电磁感应原理在工件表面产生电流密度很高的涡流来加热工件表面的淬火方法。

（2）火焰淬火

用温度极高的可燃气体火焰直接加热工件表面的表面淬火方法。

（3）电接触加热表面淬火

当低电压大电流的电极引入工件并与之接触，以电极与工件表面的接触电阻发热来加热工件表面的淬火方法。

（4）电解液加热表面淬火

工件作为一个电极（阴极）插入电解液中，利用阴极效应来加热工件表面的淬火方法。

（5）激光加热表面淬火

利用聚焦后的激光束作为热源照射在待处理工件表面，使其需要硬化部位温度瞬间急剧上升而形成奥氏体，随后经快速冷却获得晶粒细小的马氏体或其他组织的淬硬层过程的热处理加工技术。

（6）电子束加热表面淬火

电子束在很短时间内轰击表面，表面温度迅速升高，而基体仍保持冷态。当电子束停止轰击时，热量迅速向冷基体金属传导，从而使加热表面并自行淬火。

（7）等离子束加热表面淬火

采用高能量密度的等离子束为热源，形成超音速射流，扫描金属表面，使其以极快的速度达到奥氏体化温度，热源随即移开，热量立即向工件深处和未加热部分传导，被加热的工件局部表层迅速冷却，该区域的奥氏体便转变成马氏体并被强化，硬度大幅度提高。

二. 表面淬火原理

1. 钢在非平衡加热时的相变特点

（1）在一定的加热速度范围内，临界点随加热速度的增加而提高。

（2）奥氏体成分不均匀性随着加热速度的增加而增大

快速加热时，钢种、原始组织对奥氏体成分的均匀性有很大影响。对热传导系数小，碳化物粗大且溶解困难的高合金钢采用快速加热是有困难的。

(3) 提高加热速度可显著细化奥氏体晶粒

①过热度大→奥氏体晶核不仅在铁素体/碳化物相界面上形成，而且也可能在铁素体的亚晶界上形成，因此使奥氏体的成核率增大；

②加热时间极短→奥氏体晶粒来不及长大；

(4)快速加热对过冷奥氏体的转变及马氏体回火有明显影响

快速加热使奥氏体成分不均匀及晶粒细化，降低了过冷奥氏体的稳定性，使C曲线左移。对于亚共析钢，相当于原F区出现低碳M，原P区出现高碳M。

2. 表面淬火的性能

（1）表面硬度

快速加热，激冷淬火后的工件表面硬度比普通加热淬火高。影响因素包括奥氏体成分不均匀性、奥氏体晶粒及亚结构细化。

（2）耐磨性

工件表面淬火后的耐磨性要比普通淬火的高。其影响因素为奥氏体晶粒细化、奥氏体成分的不均匀、表面硬度较高、表面压应力状态。

（3）疲劳强度

表面淬火可显著地提高零件的抗疲劳性能，以及降低疲劳试验时的缺口敏感性。

三. 应用

表面淬火一般用于处理中碳调质钢和球墨铸铁。