将工件表层快速加热，在热量尚未及大量传到内部的情况下，使表层达到淬火温度，迅即淬冷，获得预定淬火组织的淬火工艺。钢的表面淬火多用于要求耐磨、抗扭转、抗弯曲疲劳和接触疲劳的零部件。钢件表面淬火前一般经正火或调质处理。
加热用的能源通常有电磁感应加热，火焰加热，电接触加热及在电解液中加热;并可采用更高密度的能源，如电子束、激光、电弧等。能源提供的能量密度越高，则表面加热和淬硬层越薄。
电磁感应加热表面淬火
铁磁性物质的工件处在交变磁场中时，会因感应而在内部产生电流。这种电流在微小区域内形成回路，称之为涡流。涡流电流强度与交变磁场磁通变化率和工件材质有关。涡流在工件中仅集中在表层，有所谓“集肤效应”。表面电流最大，向内逐渐降低。电流值保持表面电流I0的1/e以上的厚度称为“电流透入深度”(e为自然对数的底)。钢铁材料在居里温度(磁性转变温度，中碳钢约为724℃)以上由于导磁率的突然变化，电流透入深度(△)急剧增大。当被加热材料与感应器条件相同时，△值取决于感应器中交变电流的频率(f)，对于钢铁材料，△≌500/(mm)。因此要根据淬火层厚度的要求选择电流频率。常用的感应加热用交流电源有3种：(1)高频。200～300kHz，采用电子管式高频振荡电源，淬硬层厚度一般为1～3mm。(2)中频。500～800Hz，采用中频发电机或可控硅变频装置电源，淬硬层厚度一般为6～8mm。(3)工频。一般工业频率50Hz，采用加热变压器电源，由工业电网供电，淬硬层厚度一般为10～20mm，其电流透入深度则可达50～70mm，适于大件的表面淬火。
图1
如图1所示，电磁感应加热表面淬火通常是将工件置于一加热感应圈内，感应圈通入交变电流以形成交变磁场。感应圈多用铜管制成，可以是单圈或多圈的，管内通入冷却水防止工作时升温。加热和喷冷淬火可采用连续和断续两种方式，皆可在图1机构上实现。喷水圈设在加热器的下方，在连续式加热-喷冷时，工件在自旋转(使加热均匀)的同时向下移动，表面各部位依次加热和淬冷;在断续式加热-喷冷时，工件自旋转时位置不变，待一定面积被加热到淬火温度时，迅速下降并喷水冷却。[2]
表面淬火时的加热温度取决于钢的成分(临界点)、原始组织和加热速度。加热速度一般在50～500℃/s之间，属快速加热。由于钢在快速加热时奥氏体形成的动力学的特点，在加热速度、加热温度、钢的原始组织和淬火后组织、性能几方面之间具有如图2所示的关系。Ⅱ区为最佳规范，既具有细晶粒，又具有高硬度。Ⅰ区加热不足，晶粒虽细小，但加热时奥氏体形成不充分，淬火硬度不足。Ⅲ区为加热过度，晶粒长大，硬度也因残留奥氏体较多而略有下降。