表面热处理是通过改变零件表层组织，以获得硬度很高的马氏体，而保留心部韧性和塑性(即表面淬火),或同时改变表层的化学成分，以获得耐蚀、耐酸、耐碱性,及表面硬度比前者更高(即化学热处理)的方法。

火焰表面淬火：用乙炔-氧或煤气-氧的混合气体燃烧的火焰，喷射到零件表面上，快速加热，当达到淬火温度后，立即喷水或用乳化液进行冷却。

淬透层深度一般为2-6mm，过深往往引起零件表面严重过热，易产生淬火裂纹。
表面硬度：钢可达HRC65，灰铸铁为HRC40-48，合金铸铁为HRC43-52

这种方法简便，无需特殊设备，但易过热，淬火效果不稳定，因而限制了它的应用

适用于单件或小批生产的大型零件和需要局部淬火的工具或零件，如大型轴类、大模数齿轮等

常用钢材为中碳钢，如35、45及中碳合金结构钢(合金元素<3%)，如40Cr，65Mn等，还可用于灰铸铁、合金铸铁件。

碳含量过低，淬火后硬度低，而碳和合金元素过高，则易碎裂，因此，以含碳量右0.35-0.5%之间的碳素钢最适宜。

感应加热表面淬火：将工件放入感应器中,使工件表层产生感应电流,在极短的时间内加热到淬火温度后,立即喷水冷却,使工件表层淬火,从而获得非常细小的针状马氏体组织。

根据电流频率,感应加热表面淬火,可以分为:
高频淬火;100-1000kHz. 中频淬火;1-10kHz. 工频淬火;50Hz

1表层硬度比普通淬火高2-3HRC，并具有较低的脆性：
2疲劳强度，冲击韧性都有所提高，一般工件可提高20-30%：
3变形小：
4淬火层深度易于控制：
5淬火时不易氧化和脱碳：
6可采用较便宜的低淬透性钢：
7操作易于实现机械化和自动化,生产率高
8电流频率愈高，淬透层愈薄。
高频淬火一般1-2mm，   中频淬火一般3-5mm，   工频淬火能到>=10-15mm

高频感应加热：电流频率在100～500 kHz（千赫），有效淬硬深度为0.5～2 mm（毫米），主要用于要求淬硬层较薄的中、小型零件，如小模数齿轮、中小型轴等。

中频感应加热：电流频率在500～10000 Hz（赫），有效淬硬深度为2～10 mm（毫米），主要用于要求淬硬层要求较深的零件，如中等模数的齿轮、大模数齿轮、直径较大的轴等。

表面淬火零件的中间热处理是调质
表面淬火 缺点：处理复杂零件比渗碳困难

常用中碳钢(0.4-0.5%C)和中碳合金结构钢，也可用高碳工具钢和低合金结构钢，以及铸铁。
一般零件淬透层深度为半径的1/10左右时，可得到强度、耐疲劳性和韧性的配合。
对于小直径10-20mm的零件，建议用较深的淬透层深度,即可达半径的1/5；
对于截面较大的零件可取较浅的淬透层深度，即小于半径1/10以下。

1，工作于摩擦条件下的零件，如一般小齿轮、轴、45、40Cr、42MnVB；高频淬火，淬深1.5-2mm
2，承受扭曲、压力负荷的零件，如曲轴、大齿轮、磨床主轴等、45、40Cr、65Mn、9Mn2V、球墨铸铁；中频淬火，淬深3-5mm
3承受扭曲、压力负荷的大型零件，如冷轧辊等、9Cr2Mo、9Cr2W；工频淬火，淬深>=10-15mm

表面淬火、普通淬火后碳钢的疲劳强度比较
含碳量%           热处理方法          扭转弯曲疲劳强度
0.33              高频表面淬火               600
0.33              火焰表面淬火               350
0.33              电炉内整体加热淬火         90
0.41              高频表面淬火               600
0.41              电炉内整体加热淬火         110
0.41              正火                       130
0.63              高频表面淬火               360
0.63              火焰表面淬火               390
0.63              电炉内整体加热淬火         150